La Technologie WIMAX

La technologie WIMAX

Le WiMAX est une norme technique basée sur le standard de transmission radio 802.16. Il se présente en deux versions, une version fixe qui a été finalisée sous le nom de WiMAX IEEE 802.16 - 2004 et une version mobile nommée IEEE 802.16e - 2005.

L'utilisation de WiMAX est très semblable à celle d'un modem ADSL, en lieu et place du câble on utilise la voie hertzienne. C'est pourquoi l'on parle du WDSL (Wireless DSL) pour décrire la solution WiMAX fixe. En ce qui concerne la version mobile, son utilisation est identique à celle d'un ADSL mobile.

La portée annoncée est de 50 Km, le débit théorique est de 70 Mbps. En pratique la portée est de 2 à 20 Km et le débit peut atteindre 12 Mbps.

Pour augmenter le débit, il faut diminuer la portée en réduisant la puissance des émetteurs/récepteurs. Des débits d'une cinquantaine de mégabits par seconde sont dans ce cas possibles.

Certaines contraintes techniques, inhérentes aux technologies radio, limitent cependant les usages possibles. La portée, les débits et surtout la nécessité ou non d'être en ligne de vue de l'antenne émettrice, dépendent de la bande de fréquence utilisée.

Le WiMAX s'intéresse à toutes les fréquences comprises entre 2 - 66 GHz. Celles qui sont les plus utilisées sont celles comprises dans la portion 2 - 11 GHz.

3.5 - Etude technique et techniques d'accès

3.5.1 - Etude technique

3.5.1.1 - Etude des couches

L'architecture de la norme IEEE 802.16 est basée sur la couche physique ou couche PHY, la couche MAC et un système de gestion.

a) - La couche physique ou WIMAX-PHY

Elle a pour but de réaliser les mécanismes de modulation/démodulation, de codage /décodage, de détection et correction d'erreur.

La couche physique du WiMAX utilise la modulation OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing ou multiplexage par répartition en fréquence sur des porteuses orthogonales), qui découpe les fréquences en sous - fréquences orthogonales afin que deux fréquences voisines soient utilisées sans interférence.

Le WiMAX utilise également une technique d'adaptation du codage à la qualité de la communication. Cette adaptation est illustrée à la figure suivant :

C1 = 64 QAM

= 16 QAM

C3 = QPSK

Figure 1 : adaptation du codage

Le codage utilisé n'est pas le même selon que l'utilisateur est proche ou éloigné de la station de base. Dans cette figure le codage utilisé lorsque celui-ci est assez proche de l'antenne est le 64QAM ce qui permet de faire passer 8 bits à chaque intervalle temps élémentaire.

Si l'utilisateur s'éloigne et la qualité du signal se dégrade, ce qui est observé par le nombre de retransmission, le codage passe à 16QAM ce qui permet le transport de 4 bits à chaque intervalle de temps élémentaire.

Si ce dernier s'éloigné d'avantage de l'antenne, une nouvelle dégradation implique le passage en QPSK donc l'émission de seulement 2 bits simultanément.

Cette technologie est assez sophistiquée puisqu'elle implique une adaptation du terminal au débit donc à la qualité du signal. Ce débit dépend des terminaux connectés et non à l'antenne elle-même. Chaque terminal peut transmettre à sa vitesse. C'est pour cela, si on veut obtenir un débit approchant les 50 Mbps, il faut restreindre la taille de la cellule WiMAX à des rayons de quelques Kilomètres, idéalement 2 ou 3.

Les différentes variantes de WiMAX-PHY sont présentées dans le tableau ci-dessous :

Tableau 5 : les différentes variantes de WiMAX-PHY

a.1 - Les techniques de duplexage

Le duplexage est le processus utilisé pour créer des canaux bidirectionnels pour la transmission des données en upload et download. Le multiplexage utilisé ici est du type TDM (time division multiplexing).

Le standard 802.16-2004 supporte 2 techniques de duplexage: le TDD et le FDD.

a.1.1 - TDD (Time Division Duplexing) :

Les transmissions download et upload se font sur le même canal (même fréquence porteuse), mais à des intervalles de temps différents. La trame utilisée pour l'échange des données est d'une durée fixe et contient deux sous trames, l'une est utilisée pour le downlink, et l'autre pour le uplink. Elle est formée d'un nombre entier de PS (Physical Slot : unité de temps, dépendant de la spécification PHY, utilisée pour l'allocation du canal), ce qui facilite la partition du canal.

Un système TDD peut diviser le canal dans les deux sens download et upload d'une façon adaptative, selon la quantité du trafic échangé. Ce transfert asymétrique est approprié au trafic Internet où la quantité de données est souvent plus important en download qu'en upload

a.1.1.1 - Avantages et inconvénients du TDD

§ Avantages du TDD

Ø Elle est adaptée pour les cellules de petite taille.

Ø Les interférences sont très réduites.

§ Inconvénients du TDD

Ø Les équipements coutes chers.

Ø La synchronisation est très complexe

a.1.2- FDD (Frequency Division Duplexing) :

Dans FDD les canaux uplink et downlink sont localisés dans deux bandes de fréquence différentes. Une durée fixe de trame est utilisée pour le downlink et le uplink, ce qui facilite l'utilisation de différents types de modulation, et, simplifie l'algorithme d'allocation des canaux.

Deux types de duplexage FDD sont prévus pour la norme IEEE 802.16d ou 802.16-2004 :

a.1.2.1 - FDD full-duplex: une SS (Subscriber Station ou terminal d'abonné) est capable d'écouter continuellement le canal downlink, ce qui lui permet de transmettre et de recevoir simultanément.

a.1.2.2 - FDD half-duplex : une SS peut écouter le canal downlink seulement lorsqu'elle ne transmet pas sur le canal uplink, donc elle n'est pas capable de transmettre et de recevoir simultanément.

a.1.2.3 - Avantages et inconvénients du FDD

§ Avantages du FDD

Ø Elle supporte la mobilité.

Ø Elle est utilisée dans les cellules larges.

Ø Adaptée pour l'accès de type symétrique.

Ø Les délais d'accès sont réduits.

Ø Les équipements sont moins chers.

§ Inconvénients du FDD

Ø Utilise une très grande bande de fréquence.

Ø Forte présence des interférences.

b) - La couche MAC

La couche MAC du Wi-fi ne garantit aucune QoS (Quality of Service ou qualité de service) parce qu'elle est basée sur la méthode d'accès CSMA /CA.

En effet, le trafic de chaque station peut être perturbé par les autres, qui peuvent prendre la main sur la voie radio de façon aléatoire. Cela pose un problème pour les applications temps-réel comme la Voix sur IP (VoIP).

La couche MAC du WiMAX résout ce problème par un algorithme d'ordonnancement qui alloue des ressources d'accès à chaque station mobile. Ainsi, le réseau peut contrôler les paramètres de QoS en faisant dynamiquement l'allocation des ressources radio entre les

stations mobiles 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 aussi, d'optimiser la bande passante disponible.

La couche MAC du WiMAX possède 3 sous-couches :

- la sous-couche de convergence des couches supérieures (SSCS) : elle permet d'utiliser la technologie IP que ce soit sur le relais de trames, Ethernet ou l'ATM. Elle adapte les trames de niveau supérieur pour les utiliser dans la couche MAC. Elle a aussi pour rôle d'activer la QoS et l'allocation de la bande passante.

- La sous-couche des services communs ou Common Part Service(CPS) : elle permet l'accès au système et le transfert des messages de control de la liaison radio, le transfert des messages d'authentification et le transfert de requête DHCP.

- La sous-couche sécurité (PS) : elle assure la protection des données à l'aide du protocole PKM qui prend en compte plusieurs méthodes de cryptage.

La trame échangée entre l'équipement mobile et la station de base est illustrée dans le tableau ci-dessous :

Entête MAC générique ou requête de bande passante 48 Octets

Charge utile de données CRC

Tableau 6 : La trame MAC WiMAX

Il s'agit d'une trame MAC générique, qui contient les requêtes de bande passante. Elle est composée de 3 parties :

- L'entête, qui est soit un entête MAC générique, soit une requête de bande passante. Sa longueur est de 48 octets ;

- Les données à transporter

- Une zone optionnelle de détection d'erreurs.

1 1 6

1 1 2 1 3

L'entête est illustré dans le tableau ci-dessous :

HT EC Type Rsv CI EKS Rsv LEN

LEN CID

CID HCS

Tableau 6.1 : Entête de la trame MAC du WiMAX

- le bit HT est égal à 0 si c'est un entête générique et à 1 si c'est une demande de bande passante

- le bit EC indique si la trame est chiffrée :

EC = 0 si la trame transportée n'est pas chiffrée

EC = 1 si la trame transportée est chiffrée

Il est à noter que EC doit être égal à 0 si HT = 1

- le type, sur 6 bits, indique le contenu du champ.

Si le premier bit est égal à 1, le réseau est un réseau mesh (réseau maillé).

Si le deuxième bit est égal à 1, c'est qu'un algorithme d'ARQ Feedback Payload est appliqué.

Si le troisième bit est égal à 1, une fragmentation du champ d'information ou bien une compression est acceptée.

Les deux bits suivants indiquent si la fragmentation ou la compression est effectivement utilisée.

Le sixième bit indique si un algorithme de Fast Feedback est utilisé.

- Le bit Rsv (Reserved) est positionné à 0.

- Le bit CI est un indicateur d'existence d'un CRC. Si CI = 0, il n'y a pas de CRC ; si CI = 1, la zone de détection d'erreur CRC est présente dans la trame.

- La zone EKS (Encryption Key Sequence) n'a une valeur à prendre en compte que si EC = 1. Dans ce cas, elle indique si une clé de chiffrement du trafic est utilisée, la clé TEK (Trafic Encryption Key), et s'il y a un vecteur d'initialisation.

- La zone LEN (Lenght) tient sur 11 bits, 3 dans le deuxième octet. Cette zone indique la longueur en octet de la trame en y incluant l'entête et le CRC s'il y en a un.

- Le champ de 2 octets CID (Connection Identifier) indique l'identificateur de la connexion.

- Le champ HCS (Header Chek Sequence) sert de détection d'erreur pour l'entête.

1 1 3 11

En cas de demande de bande passante l'entête se présente comme suit :

HT EC Type BR

BR CID

CID HCS

Tableau 6.2 : Format de l'entête pour une demande de bande passante

Le champ HT est égal à 1 et le champ EC à 0 puis qu'il ne doit pas y avoir de chiffrement. Le champ type indique le type de bande passante demandée par la trame. Pour le moment, seuls sont admises les valeurs 000, pour indiquer une valeur incrémentale et 001, pour une valeur agrégée.

Le champ BR (Bandwidth Request) indique une demande de bande passante pour la voie montante en nombre d'octets.

La couche MAC comporte de nombreuses trames de gestion : 49 sont indiquées dans la norme 802.16 - 2004.

La trame possède dans ce cas 2 champs, le 1er pour indiquer le type de message et le 2e pour préciser le contenu de l'information de gestion transportée.

c) - Système de gestion

Le système de gestion permet d'effectuer les opérations d'administration, de maintenance, et de configuration nécessaire pour une bonne exploitation du réseau. Il est basé comme la plus part des réseaux de télécommunication sur le modèle de management TMN qui prend en compte les cinq fonctions de management appelées FCAPS.

- Fault : gestion des erreurs

Elle détecte et corrige les erreurs des unités de réseau comme les équipements des abonnés.

- Configuration : gestion de la configuration

Elle permet de suivre les changements survenus dans le réseau et d'identifier chaque équipement.

- Accounting : gestion des couts

Elle permet de gérer les données comptables en vue de facturer les communications.

- Performance : gestion des performances

Elle offre une source continue de supervision, des performances et d'allocation des ressources du réseau.

- Security : elle contrôle l'accès aux ressources du réseau, la fiabilité des communications, le cryptage et le décryptage des donnes qui circulent sur le réseau.

3.5.1.2 - La modulation

Dans la norme IEEE 820.16, la modulation utilisée est l'OFDM. OFDM signifie Orthogonal Frequency Division Multiplexing, en français, multiplexage par répartition en fréquence sur des porteuses orthogonales.

L'OFDM est une technologie assez ancienne (elle date des années 1960) mais qui se développe de plus en plus car elle est utilisée pour des technologies nouvelles notamment pour la téléphonie et le transfert de donnée à haut débit.

Cette technique consiste à transporter le signal sur de multiples fréquences porteuses. Cela permet au WiMAX d'atteindre un rendement spectral deux fois supérieur à celui du Wifi. La largeur de canal varie entre 1,75 MHz et 20 MHz en fonction des bandes de fréquence.

a) - Principe de l'OFDM

Le principe de l'OFDM de diviser par un grand nombre de porteuses le signal numérique que l'on veut transmettre. Le débit (R bps) est réparti sur N porteuses parallèles, chacune ayant un débit de R/N bps.

Pour que les fréquences des porteuses soient les plus proches possibles et ainsi transmettre le maximum d'information sur une plage de fréquences donnée, l'OFDM utilise des porteuses orthogonales déphasées entre elles de 90° illustrées ci-après :

Figure 2 : illustration de l'orthogonalité des fréquences

Les sous-porteuses OFDM sont alignées de telle sorte que les valeurs nulles du spectre d'une sous-porteuse coïncident avec les pics de fréquence des sous-porteuses adjacentes, ce qui entraîne un chevauchement spectral partiel.

Le chevauchement partiel des signaux des sous-porteuses permet de réduire la bande occupée sur le canal. Mais grâce à l'orthogonalité, il n'y a pas d'interférence entre les porteuses.

Le signal à transmettre est généralement répété sur différentes fréquences porteuses. Ainsi, dans un canal de transmission avec des chemins multiples où certaines fréquences seront détruites à cause de la combinaison destructive de chemins, le système sera tout de même capable de récupérer l'information perdue sur d'autres fréquences porteuses qui n'auront pas été détruites.

Figure 2.1 : Comparaison d'un signal FDM et d'un signal OFDM

Figure 2.2: Spectre d'un signal OFDM

La plupart des réseaux sans fil sont utilisés dans des milieux ouverts provoquant ainsi la réflexion du signal sur de nombreux obstacles (immeubles, montagne ...).

L'ensemble de ces réflexions provoque une multiplication des canaux de transmission qu'on appelle également diversité spatiale.

Cette diversité spatiale entraîne des interférences et donc des dégradations au niveau du signal, et, une baisse de la portée de celui-ci. La technologie MIMO permet de régler ce problème.

Dans ce cas, plusieurs antennes peuvent émettre en parallèle sur la même fréquence en jouant sur les multiples chemins suivis par les signaux pour les récupérer à un instant légèrement différents.

Figure 3 : Le principe de la technologie Mimo

Le flux est divisé en différents flux de même fréquence qui sont envoyés via 3 émetteurs à 3 récepteurs. L'algorithme permet ensuite d'identifier les différents flux en vue de les restituer en un seul. Cet algorithme utilise la réflexion des signaux sur les murs, le sol et autres obstacles.

Figure 3.1 :Le principe de la technologie Mimo (2)

Alors que ces réflexions pourraient être considérées comme mauvaises, la technologie Mimo profite de ces différents canaux pour améliorer la rapidité de transmission des données.

3.5.2 - Techniques d'accès

Le WiMAX utilise trois types de méthodes d'accès :

Single Carrier (SCa) TDMA : Ici on a une seule porteuse avec la méthode TDMA. Ce mode d'accès est en fait le classique TDMA, mais son inconvénient majeur est que les terminaux d'abonnés et la BS (Base Station ou Station de base) doivent être en visibilité directe. Il est utilisé par la toute première norme 802.16 qui n'intègre pas le NLOS. Dans ce type de mode d'accès, l'interface radio est appelé Wireless MAN-SCa. Le uplink et le downlink fonctionne en TDMA.

OFDM 256 FFT TDMA : Ici on a un multiplexage orthogonal à 256 porteuses avec un accès TDMA sur chaque porteuse. Ce mode d'accès apporte un grand débit grâce à l'OFDM utilisé sur chacune des 256 porteuses. En plus l'utilisation de plusieurs modulations est possible et

les symboles peuvent être modulés soit en QAM soit en PSK. Ici l'interface radio est appelée Wireless MAN-OFDM.

OFDMA 2048 subcarriers : Ici on a 2048 porteuses qui utilisent un accès FDMA sur chaque porteuses. Ce mode d'accès utilisé par le 802.16e permet d'attribuer à chaque usager un sous ensemble des 2048 porteuses orthogonales. C'est de ce fait que la mobilité est intégrée. L'interface radio dans l'OFDM-FDMA est appelé Wireless MAN-OFDMA.

3.5.3 - L' OFDMA

L'OFDMA est la technique de transmission utilisée par l'interface radio Wireless MAN OFDMA. Cette technique, comme l'OFDM, utilise la transformée inverse de Fourrier pour générer un symbole OFDMA, contenant des porteuses de données, des porteuses pilotes et des porteuses nulles pour la bande de garde.

3.5.4 -Le SOFDMA

SOFDMA introduit beaucoup de variations à l'interface Wireless MAN-OFDMA du

standard 802.16-2004, non pas seulement pour améliorer sa fonction mais aussi pour être capable de supporter la mobilité des utilisateurs.

Une des plus importantes caractéristiques introduites par 802.16e est que SOFDMA supporte les NFFT suivants : 2048, 1024, 512, 128, dans le but de s'accommoder avec les différentes largeurs de canal possible. Le nouveau standard introduit un autre type du codage optionnel qui est le codage LDPC (Low Density Parity Check Code). Il définit aussi des nouvelles méthodes pour l'attribution des sous porteuses dans les sous-canaux.

Pour ses avantages, la plupart des industries fabriquent les produits de 802.16e en se basant sur la technique SOFDMA.

3.5.5- Sécurité et qualité de services

3.5.5.1 - Sécurité

Le WIMAX possède un système de sécurité très avancé. Avant de communiquer les SS (Subscriber Station ou Station d'abonné) doivent être authentifiés et autorisés à rejoindre le réseau. L'authentification et l'autorisation se font dès la base de la connexion. Et de plus chaque connexion est identifiée par un identifiant de connexion le CID (Connection Identity).

Nous pouvons aussi noter que les méthodes de modulation, de codage et de multiplexage constituent une seconde barrière de sécurité des transactions sur l'interface air BS-SS.

3.5.5.2 - La qualité de service

La qualité de service consiste à allouer les tranches de temps aux clients selon les priorités. Le WiMAX possède quatre (4) classes de priorités : UGS, rtPS, nrtPS et BE.

· UGS (Unsolicited Grant Service), est la priorité la plus haute. Elle a pour objectif de faire transiter les applications qui ont un débit constant en générant des paquets de longueur

constante à des intervalles réguliers de telle sorte que chaque paquet puisse être émis sans attente. Cette classe correspond aux applications de téléphonie classique. Elle provient d'une version améliorée de l'ATM : le CBR (Constant Bit Rate).

Les paramètres de qualité de service sont le Maximum Sustained Traffic Rate, c'est-à-dire le trafic moyen en période d'émission, le Minimum Reserved Traffic Rate, c'est-à-dire le taux minimum à réserver pour que les paquets puissent être transmis et le Request/Transmission Policy, qui indique la politique de retransmission. Dans cette classe, si une tranche de temps est réservée, elle ne peut être préemptée par une autre classe. Il y'a donc possibilité de perte de la tranche si elle n'est pas utilisée.

· rtPS (real-time Paquet Service) correspond à la transmission d'application de type vidéo. Cette classe prend en charge des applications produisant des trames de longueurs variables à intervalles réguliers. Les paramètres de qualités de services sont les suivants : Maximum Sustained Traffic Rate, Minimum Reserved Traffic Rate, Request/Transmission Policy et Maximum Latency Traffic Priority qui indique le temps maximal entre deux trames prioritaires. Cette classe correspond aux applications temps réels.

· nrtPS (non real-time Paquet Service) correspond à des applications élastiques qui acceptent une variabilité de délai et de tailles des paquets. Cette classe de trafic est bien adaptée au transfert de fichiers et aux applications sans contraintes temporelles mais qui demandent malgré tout un débit minimal pour s'assurer d'être transmis après un temps donné. Les paramètres de qualités de service sont : Maximum Sustained Traffic Rate, Request/Transmission Policy, Mimimum Reserved Traffic et Priority Traffic correspondant au trafic des trames indispensables à l'application.

· BE (Best Effort) ne demande aucune qualité de service particulière et aucun débit minimal. Les paramètres de qualités de service de cette classe sont : Maximun Sustained Traffic Rate, Traffic Priority, Request/Transmission Policy. Les services associés sont bien entendu ceux qui ne demandent aucune garantie sur le trafic, comme les applications web.

3.6- Le WiMAX mobile

Dans la version 802.16e, le WiMAX utilise la modulation SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency-Division Multiple Access), qui permet de partager la ressource radio à la fois en temps et en fréquence, en utilisant un nombre de porteuses simultanées compris entre 128 et 2048.Cette solution permet d'améliorer fortement l'utilisation du canal en récupérant des fréquences.

Il prévoit la possibilité de connecter des clients mobiles au réseau Internet. On peut ainsi imaginer à terme la possibilité pour les téléphones mobiles de se connecter à ce réseau haut débit. Le débit théorique est plus faible que le WiMAX fixe mais permettra néanmoins d'atteindre 30 Mbits par seconde sur une distance de plus de 3 km.

Avec WiMAX mobil 802.16e, de nouvelles applications peuvent être envisagées, allant jusqu'à la possibilité d'exploiter ce réseau pour la téléphonie sur IP.

WiMAX mobil utilise une diversité d'antenne ainsi qu'une méthode de retransmission automatique (H-ARQ). Cette technique de retransmission permet de garder en mémoire les

paquets erronés de telle sorte que la confrontation de plusieurs paquets erronés puisse être suffisante pour rétablir le paquet correctement.

Cette technique est fondamentalement différente de celles qui retransmettent les paquets jusqu'à ce que le paquet arrive correctement.

De plus, différentes technologies de codage sont utilisées comme les turbos codes et les LDCP (Low Density Packet Parity Check). Ces solutions permettent d'adapter les communications d'un terminal vers l'antenne de l'opérateur en tenant compte de leurs caractéristiques propres et de la qualité de la transmission, lesquelles sont surtout dépendante de l'éloignement de l'antenne et des atténuations dues aux champs électromagnétiques.

Dans WiMAX mobile, une classe de trafic supplémentaire a été introduite pour prendre en charge la parole téléphonique compressée de débit variable. Il s'agit de l'ertPS (enhanced real-time Packet Service). Cette classe correspond à de la téléphonie dans laquelle une compression rend le débit variable ou dans laquelle les silences sont supprimés de telle sorte que le débit devienne également variable.

Les paramètres de qualité de service sont Maximum Sustained Traffic Rate, Minimum Reserved Traffic Rate, maximum Latency Tolerated Jiffer et Request / Transmission Policy. Ces paramètres sont les mêmes que dans l'UGS.

3.7- La technologie

En plus d'être un réseau de type cellulaire, le WiMAX dans sa version fixe est une technologie découlant de la BLR c'est-à-dire Boucle Locale Radio.

La Boucle Locale Radio est une technologie de connexion sans fil. Elle utilise les ondes hertziennes et est bidirectionnelle puisque la communication se fait dans le sens opérateur - client et aussi dans le sens client - opérateur. Le principe est simple. D'un côté, l'opérateur émet des paquets de données sous formes d'ondes radio grâce à des antennes reliées à des équipements spécialisés de traitement des signaux, de l'autre un client est muni d'un équipement terminal afin de réceptionner ces paquets émis.

Dans sa version mobile (IEEE 820.16e), le WiMAX fonctionne comme tous réseaux de type cellulaire, c'est-à-dire que la station mobile (MS) se connecte à la BS (Base Station ou station de base) qui est le point d'accès au réseau, celle-ci lui alloue les ressources radio et établit la connexion entre le terminal d'abonné et le réseau de l'opérateur permettant ainsi à l'abonné d'avoir accès aux différents services fournis par ce dernier.

Chapitre 4 : Architecture du réseau WiMAX

Le réseau WiMAX est constitué de la partie d'accès aux services (ASN), de la partie de connexion aux services (CSN) et des équipements d'abonnés.

Figure 4. : Architecture du réseau WiMAX

Figure 4.1 : Vue globale du réseau WiMAX

Figure 4.2 : Vue globale du réseau WiMAX (2)

4.1 -Partie d'accès aux services(ASN)

L'ASN (Access Services Network) est le réseau d'accès aux services. Il comprend un ou plusieurs Stations de Bases (BS) et un ou plusieurs ASN - Gateway.

4.1.1 -La Station de Base(BS)

Les réseaux cellulaires sont structurés de sorte que les appels entrant et sortant passent par la BTS (Base Transceiver Station ou Station de Transmission de Base) qui est un ensemble d'équipement intégrant une antenne-relais assurant la transmission radio et la signalisation à l'intérieur d'une cellule.

Elle permet aux terminaux d'abonnés de se connecter au réseau pour émettre et recevoir des communications. Ainsi, elle gère :

- la transmission radio : modulation, démodulation, égalisation, codage-décodage et correcteur d'erreurs ;

- la couche physique des réseaux ;

- le multiplexage TDMA ;

- les sauts de fréquences ;

- le chiffrement ;

- la couche liaison de données pour l'échange de signalisation entre les mobiles et l'infrastructure réseau de l'opérateur ;

- la liaison de données avec le BSC.

La BTS réalise aussi les mesures radio afin de vérifier de façon permanente l'état des communications et la connectivité au réseau. Ces mesures sont envoyées au BSC mais sont exploitées par la BTS.

Le BSC (Base Station Conroller ou Contrôleur de Station de Base) est l'organe intelligent du sous-système radio. Le contrôleur de stations de base gère une ou plusieurs BTS et remplit différentes fonctions de communication et d'exploitation.

Qui sont :

- La gestion des ressources radio ;

- La commande d'allocation des canaux ;

- L'utilisation des mesures effectuées par la BTS pour contrôler les puissances d'émission et de réception du mobil;

- La décision du handover.

Dans les réseaux cellulaires comme le GSM et le GPRS, la BTS et le BSC sont deux ensembles d'équipements distincts, alors que dans le WiMAX ces deux ensembles équipements avec toutes leurs différentes fonctions sont couplés dans un seul équipement appelé la BS (Base Station ou Station de Base).

4.1.2 - ASN Gateway

L'ASN Gateway est un routeur de bordure qui permet de relier le réseau d'accès au coeur du réseau. Il permet le routage des paquets IP et s'interface avec plusieurs systèmes tel que l'IP mobile, l'AAA, le DNS, le DHCP etc...

L'ASN Gateway est le principal point d'ancrage des stations de base WiMAX, il réalise l'ensemble des fonctions de gestion du réseau notamment l'identification, l'authentification, la gestion de la mobilité et de contrôle des stations de base. Il assure aussi les opérations et de maintenance.

4.2 -La partie de connexion aux services (CSN)

Le CSN assure la connectivité à Internet et à d'autres réseaux publics. Il inclut le serveur AAA qui fait l'authentification des équipements d'abonnés et des services spécifiques. Il gère : la QoS, la sécurité, les adresses IP, la localisation entre ASN, la mobilité et l'itinérance entre ASN.

Le CSN contient les équipements réseaux suivants:

AAA: Authentification, Autorisation, et traçabilité (en Anglais : Authentication, Authorization, Accounting/Auditing). Grâce à un serveur RADIUS, le serveur AAA accompli les fonctions d'authentification, d'autorisation des équipements d'abonnés avant qu'ils accédent au réseau et la gestion des services de données à valeur ajoutée. Il inclut les mécanismes de sécurisation des échanges et de distribution des clés de session pour le chiffrage des données.

PPS: est le service qui permet aux abonnés de payer pour un service avant de l'utiliser.

Le service de données PPS est mesurée par le temps ou par le volume de données. Il donne l'état du service utilisé, puis déduit le coût de celui-ci.

SCP : Service Control Point, point de contrôle de service réseau.

ASP : Application Service Provider, fournisseur de service et d'application est une entité qui fournit des applications ou des services par l'intermédiaire de V-NSP ou de H-NSP.

V-NSP : le V-NSP est définie comme le localisateur des abonnés itinérants. Un abonné itinérant utilise le secteur dit secteur d'assurance du réseau pour l'accès aux services offerts par l'opérateur WiMAX. V-NSP fournit les services de routage du trafic de AAA vers le H-NSP.

H-NSP : Un H-NSP est l'entité qui authentifie et autorise des sessions d'abonné (dans le réseau ou en roaming).Pour permettre le bon déroulement du roaming, le H-NSP établie des liaisons directes avec d'autres NSP.

DHCP :Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) est un terme anglais désignant un protocole réseau dont le rôle est d'assurer la configuration automatique des paramètres IP d'une station, notamment en lui affectant dynamiquement une adresse IP et un masque de sous-réseau. DHCP peut aussi configurer l'adresse de la passerelle par défaut, des serveurs de noms DNS et des serveurs de noms NBNS (connus sous le nom de serveurs WINS sur les réseaux Microsoft). Le protocole DHCP est le plus souvent associé à un serveur.

FTP : File Transfert Protocol (protocole de transfert de fichiers), est un protocole de communication destiné à l'échange de fichiers sur un réseau TCP/IP. Il permet, depuis un ordinateur, de copier des fichiers vers un autre ordinateur du réseau, d'alimenter un site web, ou encore de supprimer et/ou de modifier des fichiers sur un ordinateur distant.

Serveur web : un ordinateur sur lequel tourne un logiciel serveur HTTP. Le serveur http lui-même est un ensemble de programme permettant de faire fonctionner les applications Web.

4.3 - les interfaces ou point de référence

L'ASN, le CSN, les différents équipements qui composent le réseau ainsi que les équipements d'abonnés sont séparés par des interfaces.

Figure 4.3 : Interfaces du réseau WiMAX

4.3.1 - Interface R1 ou point de référence R1

Le point de référence R1 comprend les protocoles et les procédures entre la MS (mobil Station ou station mobile) et les BS selon les caractéristiques des couches PHY et MAC, et selon le profil du système définit par WiMAX forum. Le point de référence R1 inclut les protocoles additionnels liés au plan de gestion.


L'interface R2 est comprise entre la MS et le CSN. Elle est utilisée pour porter des informations d'authentification, d'autorisation d'accès aux services et de gestion de la configuration IP des hôtes. Ce point de référence est logique. L'authentification de la MS par le CSN est opérée par le H-NSP. Toutefois l'ASN et le CSN peuvent partiellement traiter les procédures et les mécanismes mentionnés ci-dessus par l'intermédiaire du V-NSP.


Le point de référence R3 comprend l'ensemble des protocoles de commande entre l'ASN et le CSN nécessaires au AAA. Il gère également les méthodes de transfert de données entre l'ASN et le CSN, l'application de la politique et des possibilités de gestion de la mobilité.


Le point de référence R4 est le point de contrôle des protocoles de transfert et de réception de données de l'ASN-GW qui gère la mobilité d'une MS. L'interface R4 est le seul point de référence interopérable entre l'ASN-GW d'un ou deux ASN différents.


Le point de référence R5 est utilisé par l'ensemble de protocoles de transfert et de réception de données entre CSN ou entre le mandataire AAA et le serveur AAA.


Le point de référence R6 est l'interface compris entre les BS et l'ASN-GW dans un ASN. Elle est utilisée pour échanger les messages de signalisation entre l'ASN-GW et la BS, et les données de service de la MS.


Non référencée par WiMAX Forum


Le point de référence R8 est intra-ASN et comprend l'ensemble de message de contrôle échangés entre les stations de base pour assurer le handover.

Il comprend le protocole de transmission inter-BS en conformité avec le profil de système mobil de WiMAX Forum et l'ensemble de protocoles additionnels qui commande et supervise le handover.

4.4 - Les Equipements d'abonnés

Les équipements d'abonnés se sont des terminaux permettant à l'utilisateur d'avoir accès aux services de l'opérateur WiMAX.

Les équipements terminaux sont de 3 genres : terminaux Indoor, terminaux Outdoor et les terminaux mobiles.

- Les terminaux indoor : ce sont des terminaux d'intérieurs appelés CPE-SI.

· CPE-SI: Custumer Premise Equipment Self Install. Cet équipement a été conçu pour être installé par l'utilisateur. Recommander dans le cas où l'utilisateur n'est pas trop éloigné de la station de base.

CPE-SI

· USB Dongle : Un dongle est un composant matériel se branchant sur les ordinateurs, généralement sur un port d' entrée-sorties. Un dongle peut désigner toutes sortes de matériels comme des périphériques de stockage ( clés USB), des clés permettant de se connecter à un réseau Wi-Fi, bluetooth, 3G ou infrarouge. C'est aussi l'un des équipements terminaux d'abonnés permettant de se connecter à un réseau WiMAX. Recommander dans le cas où l'utilisateur se trouve proche de la station de base.

USB Dongle

- Les terminaux outdoor ou CPE-PRO (Custumer Premise Equipment Professional): ils comprennent une antenne extérieure émettrice/réceptrice, un équipement d'intérieur servant de modem raccordé sur le terminal d'abonné. Ils nécessitent des qualifications professionnelles pour pouvoir l'installer.

ODU IDU

Il est recommandé aux utilisateurs éloignés de la Station de base.

- Les terminaux mobiles : L'Open Handset Alliance (abrégé OHA) est un consortium de plusieurs entreprises dont le but est de développer des normes ouvertes pour les appareils de téléphonie mobile.

Handset est donc un terminal d'abonné semblable à un téléphone mobil. Il permet de se connecter au réseau WiMAX tout en étant mobil à une vitesse pouvant atteindre 120 Km/h.

Terminaux handset

Chapitre 5 - FonctionnementLe WiMAX fonctionne en mode point-multipoint, c'est-à-dire le mode infrastructure que l'on connait sur le Wifi ou encore le même fonctionnement que les technologies GSM ou GPRS.

Ainsi, comme en GSM, une station de base nommée BTS (Base Transeiver Station) ou BS (Base Station) couvrant des zones géographiques bien déterminées appelées cellules, émet vers les terminaux d'abonnés, réceptionne leurs requêtes puis les transmets au réseau de l'opérateur pour traitement. Ainsi donc, reliée par fibre optique ou par une liaison satellitaire via un réseau Vsat à un fournisseur d'accès à Internet, la station de base du WiMAX communique avec les terminaux d'abonnés situés dans sa zone de couverture. Dans sa version fixe, le WiMAX est comparable au Wifi parce que, lorsqu'on change de BS, le client est déconnecté et doit se reconnecter à nouveau. Il n'y a pas de handover (HO).

Dans sa version mobile, le WiMAX permet la mobilité du client en assurant un handover. Ce handover se réalise à la manière d'un soft handover UMTS c'est-à-dire que lorsqu'un appareil mobil se trouve dans une zone de couverture commune à deux stations de base, les communications du mobil empruntent simultanément deux canaux différents pour atteindre

les deux stations de base. Le terminal choisi alors le meilleur signal parmi les signaux reçus et émet vers la BS correspondante.

Cette vérification est faite constamment. Si le signal vient à s'affaiblir le terminal choisira de nouveau le meilleur signal parmi les signaux reçu.

Le réseau WiMAX est principalement formé des terminaux d'abonnés ainsi que d'une à plusieurs stations de bases (BS) elles même reliées au réseau de l'opérateur par des liaisons filaires.

Il est aussi possible en WiMAX, d'utiliser les BS pour communiquer d'une BS à l'autre jusqu'au réseau de l'opérateur et de créer ainsi un réseau de collecte aussi appelé en anglais « backhaul ».

Figure 5 : topologie backhaul du WiMAX

En plus de sa structure point à multipoint, WiMAX peut également réaliser un réseau maillé. Un réseau maillé (Mesh Network en anglais) est composé de plusieurs noeuds dont les zones de couvertures se chevauchent. La topologie « mesh » ou réseau maillé correspond à un réseau de BS placer aléatoirement et communiquant entre elles. Ce réseau est différent du « backhaul » dans le sens où il ne sert pas qu'à la collecte mais permet aussi la communication directe de tous les clients entre eux.

Le schéma ci-dessous inscrit la topologie « mesh» ou réseau maillé dans un réseau client/réseau d'opérateur.

Figure 5.1 : illustration d'un réseau maillé

5.1 - Etablissement d'une Connexion

Premièrement, la station cliente (SS) envoi une demande de connexion en envoyant ses certificats ainsi que son matériel de cryptage.

Si le client à les droits nécessaires, la BS autorise l'accès au réseau et envoi un acquittement crypté avec la clé publique du client. La BS s'authentifie alors devant le client en envoyant une association de sécurité et son matériel de chiffrement.

Figure 5.2 : Etablissement de connexion Wimax entre une BS et une station cliente

Le client vérifie l'identité de la BS puis s'enregistre sur le réseau, il reçoit par la suite un acquittement crypté, la connexion est maintenant établie et sécurisée.

Chapitre 6 - Apport du WiMAXLes technologies de transmission de données, en particulier Internet à haut débit, reste inaccessible à de nombreux internautes, du fait du coût du matériel qu'elles exigent et de leur installation.

Le WiMAX a pour avantage d'interconnecter les abonnés situés à quelques lieux géographiques que ce soient, et cela avec une bonne qualité de signal.

L'accès par le RTC, quant à lui, pour son installation, exige une ligne téléphonique et un modem compatible plus un abonnement chez un opérateur fournisseur de services Internet. Cependant, les modems RTC, ne fournissent qu'un débit de 56 Kbps pour les plus performants ; ce qui n'est pas favorable à l'utilisation des services Internet qui deviennent de plus en plus interactifs ; donc exigeants en débit.

Le RNIS, étant un réseau numérisé de bout-en-bout, offre un débit meilleur que le RTC, en utilisant ses modes d'accès de base et d'accès primaire, qui offrent, respectivement des débits de 128Kbps et 2Mbps. Mais avec son évolution, Internet devient de plus en plus exigeant en débit. Ainsi, le débit offert par le RNIS, notamment, l'accès de base ne convient plus surtout pour l'utilisation des services les plus interactifs.

L'accès par la boucle local radio à Internet, le plus utilisé actuellement au Congo, est une bonne alternative pour l'interconnexion des usagers situés dans des localités où le câble téléphonique n'est pas déployé. Mais les coûts du matériel et d'installation restent élevés, et aussi, le débit est affecté par les intempéries (perturbations atmosphériques), ainsi que par les facteurs de l'urbanisation comme la construction des bâtiments élevés qui s'interposent entre l'antenne du client et l'antenne relais de l'opérateur.

L'UMTS permet d'accéder au haut débit donc de télécharger des fichiers multimédia dans un délai relativement court. Mais les recettes tirées actuellement par les opérateurs avec l'UMTS sont modestes par rapport à l'ensemble des revenus générés par les autres services mobiles notamment le GSM.

L'ADSL s'est avéré accessible à tous les utilisateurs moyens d'Internet. Mais les besoins de nomadisme de ces derniers et la difficulté de déployer les réseaux filaires ont limités cette technologie.

Cependant, le WiMAX bénéficie d'un atout de poids face à d'autres technologies notamment sur les technologies sans fils, à savoir, un mécanisme d'allocation de bande passante à la demande (Grant/Request Access). Alors que la technologie Wi-Fi par exemple, souffre parfois de collisions entre les paquets de données et du surcroît de trafic qui en résulte.

Le WiMAX alloue une bande passante à chaque utilisateur en fonction de ses besoins. Par exemple si un abonné demande à faire de la visioconférence avec une excellente qualité, l'opérateur lui attribue une priorité haute afin que la transmission soit la plus fluide possible.

Le débit et la portée du WiMAX sont largement supérieurs à celui de la plus part des technologies de transmission haut débit bien qu'il ait été revus à la baisse. De 2 à 66 GHz a l'origine, le spectre fréquentiel d'exploitation a été réduit à un segment de 2 à 11 GHz, la portée des réseaux a été ramenée de 50 à 20 km et le débit potentiel est passé de 50 à 20 Mbps.

Le WiMAX permet une connexion sans fil entre une station de base (Base Transceiver Station ou BTS) et plusieurs centaines d'abonnés sans ligne visuelle directe (Line of sight), pour la norme IEEE 802.16e.

Le WiMAX pourrait donner un accès à beaucoup plus de monde à Internet, notamment dans les campagnes. Le déploiement de cette technologie permettra de proposer l'accès à Internet dans des zones actuellement non couvertes par les réseaux filaires.

Le coût de mise en place des infrastructures WiMAX est largement inférieur à celui d'infrastructures filaires.

Dans les bandes de fréquences sans licence, le WiMAX, pourrait éventuellement remplacer les réseaux BLR et Wi-fi grâce à sa portée plus importante, la sécurité plus accrue et le débit plus élevé qu'il offre.

L'installation des terminaux d'abonner est aisée, ne nécessitant pas des connaissances techniques particulières. Ils peuvent être installés par l'utilisateur lui-même.

Une interopérabilité et une compatibilité avec les équipements réseau existant notamment pour le GSM et le GPRS.

Une multitude de service proposée tel que la VoIP, Internet haut débit, vidéo à la demande, transfert de données, etc.

6.1 -Du côté des abonnés

Les abonnés attendent de l'opérateur, des services divers à des prix attractifs.

Le WIMAX permet aux professionnels d'allier mobilité et gestion à distance des structures grâce à l'accès à l'intranet d'une structure spécifique.

Le mode de transmission radio utilisé par le WiMAX permet une facturation au volume ou au contenu, ainsi, les utilisateurs sont facturés en fonction de leurs besoins, à la différence de la politique de facturation à la durée pour le transfert de données en mode circuit. Cela permet de disposer d'une session de données permanente sans que l'usager ait à payer pour les périodes d'inactivité et sans allocation de ressource de manière statique. Ce mode de facturation est bénéfique pour les abonnés, il leur permet de mieux gérer leur connexion.

6.2 -Du côté des opérateurs

En général, le problème des opérateurs porte sur une exploitation optimale des ressources radios et sur l'augmentation du nombre d'abonnés.

Le WiMAX utilise les inévitables temps morts inhérents à toute connexion pour accroître la disponibilité de transmission. Les données sont fragmentées en paquets individuels et lorsqu'un créneau de temps se trouve inoccupé, un paquet de données est envoyé dans cet intervalle.

L'ensemble du réseau bénéficie alors d'une plus grande fluidité car il peut y avoir plusieurs utilisateurs actifs par cellule. Pour l'utilisateur, la disponibilité et la capacité du réseau augmentent.

La commutation par paquet utilisée par le WiMAX permet une exploitation dynamique de la ressource radio et une augmentation de débit.

La ressource n'est jamais affectée à un utilisateur unique, mais partagé entre un certain nombre d'utilisateur. Chaque utilisateur en dispose lorsqu'il en a besoin et uniquement dans ce cas. Le reste du temps, elle est disponible.

La multiplicité et les différents services offerts sont un atout majeur d'attraction de publics différents, chacun trouvant au sein de ces applications celles répondant à ses besoins immédiats, augmentant ainsi de manière significative le portefeuille client des opérateurs WiMAX.

6.3. - Enjeux pour le Congo

Des systèmes de télécommunications fiables constituent des gages de gains de productivité et de compétitivité accrue pour les pays qui les développent.

Conscients de l'importance socio-économique des télécommunications, un grand nombre de pays dans le monde concentre d'importants efforts sur ce secteur.

En Afrique, de nombreux pays peinent encore à satisfaire la demande minimale en services de télécommunications de base de leurs populations.

La faible pénétration des télécoms en Afrique se reflète de prime abord dans le

développement limité des infrastructures qui restent encore peu fiables et obsolètes dans certains pays.

Concentrant environ 13% de la population mondiale, l'Afrique ne représente que2% des lignes téléphoniques fixes et 2,1% des lignes mobiles exploitées dans le monde (2002).

Si les infrastructures sont actuellement peu étendues en Afrique, les technologies déployées affichent quant à elles une certaine diversité et se répartissent globalement en deux (2) catégories : le filaire et la voie hertzienne.

Les réseaux filaires se renforcent grâce au déploiement graduel de la fibre optique qui

constitue de plus en plus le coeur des backbones des opérateurs et des réseaux nationaux de recherche et d'éduction dans les pays africains (RNRE).

Neuf (9) câbles en fibre optique (SAT3/WASC/SAFE de 80 Gbps, ATLANTIS 2 de 40 Gbps, SEA-ME-WE de 40 Gbps...) atterrés dans quatorze (14) pays assurant la connectivité de l'Afrique au backbone international.

En plus des infrastructures filaires, les réseaux de télécommunication exploitent en Afrique les liaisons radioélectriques. Au total, 26 pays africains le Congo y compris dépendent encore à 100% des connexions satellitaires pour leur trafic à l'international.

La lourdeur des investissements sur le filaire constitue une barrière qui n'incite guère les

investisseurs à se lancer sur ce marché. Ainsi, dans quasiment tous les pays africains, les services de téléphonie fixe sont proposés par des opérateurs uniques, sauf au Ghana, au Maroc, au Nigeria, aux Seychelles, en Tanzanie et en Ouganda.

Contrairement à la téléphonie fixe, le marché de la téléphonie mobile est nettement plus concurrentiel sur le continent Africain ; il est surtout dominé par sept (7) groupes transnationaux à savoir MTN (Afrique du Sud), ORASCOM (Egypte), MTC (Koweït), Maroc Télécom (Maroc), VODACOM (Afrique du Sud/Royaume Uni), France Télécom (France) et MILLICOM (Luxembourg).

Ce Top 7 contrôlait 65% du marché du mobile en Afrique en 2005, soit environ 89 millions d'abonnés ; il impulse au secteur un dynamisme qui explique en grande partie le boom du mobile en Afrique. Entre 2004 et 2005, leurs parcs ont augmenté d'environ 75%, plus rapidement que le rythme d'évolution global du marché du mobile en Afrique (61%).

Entraînés dans la croissance du marché du mobile en Afrique à laquelle ils contribuent fortement, les opérateurs téléphoniques poursuivent l'extension des implantations dans les pays à travers le continent. La tendance majeure actuelle, autant pour les groupes transnationaux que les autres opérateurs mobiles en Afrique, est à la diversification des offres pour s'assurer un certain ancrage sur les segments du fixe et de l'Internet.

Aujourd'hui, alors qu'on parle de mondialisation, de « village planétaire » dont l'unification induit le partage de l'information en temps réel par le biais des communications électroniques notamment Internet, le Congo se trouve encore en retard dans le domaine des nouvelles technologies de l'information et de la Communication. Pourtant une nécessité, mais en plein 21e siècle, Internet est encore un luxe pour la population Congolaise.

S'étendant sur 342.000 km², et n'étant pas connecté à la fibre optique au backbone international, le Congo est un pays encore enclavé. L'accès à Internet au grand public n'est que partiel et à taux très réduit. Précisant que l'accès à Internet au grand public se fait exclusivement dans les cybercafés qui eux-mêmes ont des problèmes permanent de connexion à Internet avec les fournisseurs d'accès locaux qui eux-mêmes dépendent d'autres fournisseurs d'accès.

D'une part, le réseau filaire de Congo Télécom, qui est l'opérateur historique et principale de téléphonie fixe au Congo, n'étant pas bien déployé et accusant d'énormes difficultés dans son fonctionnement, n'a pas permis l'expansion de l'ADSL à sa juste valeur. C'est pourquoi, la plupart des fournisseurs d'accès locaux sont eux-mêmes clients des fournisseurs d'accès étrangers reliés à eux par des liaisons satellitaires dont le cout n'est pas négligeable. Ce qui

impacte fortement les prix de connexions des fournisseurs d'accès à Internet sur les cybercafés et des cybercafés sur les usagers.

D'autre part, le déploiement des réseaux de téléphonie mobile ayant atteint un niveau considérable et les Congolais s'accommodant bien à cette nouvelle donne, l'implémentation du WiMAX résoudrait ce problème d'accès à Internet et de transfert de donnée. Ceci pallierait à la limitation de débit de transmission de la BLR, du GSM, du GPRS et comblerait les lacunes qu'accuse le déploiement de l'ADSL en plus, avec ces terminaux facile à installer, l'utilisateur n'a pas besoin de faire appel à un technicien spécialisé, ceci réduit tant soit peu le cout de la connectivité.

Chapitre 7 - Les ressources fréquentielles Le WiMAX utilise deux (2) bandes de fréquences : la bande de fréquence sous licence et la bande de fréquence libre.

Les fréquences utilisées par le WiMAX dans les deux types de bandes (avec ou sans licences), sont données dans le tableau suivant :

Bandes de fréquence en MHZ

Licence Utilisation dans le monde

US WCS2345-2360

2305-2320

Bande sous licence

USA, Australie, Corée du sud,Nouvelle Zélande

MMDS2500-2690

2700-2900

Bande sous licence

USA, Mexique, Brésil, et certains pays de l'Asie de sud.

Bande 3,5 GHZ3300-3400

3400-3600

Bande sous licence

La majorité des pays, à

l'exception des USA

Bande de 5 GHZ

5150-5350

5470-5725

5727-5850

Licence libre La majorité des pays

Tableau 7 : bande de fréquence utilisée pour le WiMAX

7.1 - Bandes de fréquences soumises à licence

Les bandes de fréquences soumises à licence sont :

7.1.1 - La bande 3.5-GHz : C'est une bande fortement utilisée par la technologie WiMAX grâce à la grande largeur du canal qu'elle offre (de 3.3 GHz à 3.4GHz et de 3.4 GHz à 3.6 GHz).

7.1.2 - MMDS : Le spectre de MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service) contient 31canaux de 6 MHz de largeur chacune, situé dans l'intervalle fréquentiel 2500 - 2690 MHz, et contient l'ITFS (Instructional Television Fixed Service).

7.1.3 - WCS : Les 2 bandes WCS (Wireless Communications Service) sont de 2305 à 2320 MHz et de 2345 à 2360 MHz. L'intervalle de 25 MHz qui sépare les 2 bandes est attribué au DARS (Digital Audio Radio Service), ce qui cause un problème d'interférence avec les répéteurs terrestres DARS.

7.2 - Les bandes de fréquences Libres

7.2.1- La bandede 5 GHz U-NII & WRC : Les bandes U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure) sont dans 3 groupes principaux : les basses et moyennes bandes de U-NII (5150 MHz- 5350 MHz), World Radio Conference (WRC) (5470 MHz- 5725 MHz), et la bande supérieure de U-NII/ISM (5725 MHz- 5850 MHz).

Le Wi-Fi utilise les basses et moyennes bandes de U-NII.

La bande WRC, récemment attribuée, ajoute un canal intéressant pour le fonctionnement dans les bandes des fréquences libres. Mais la plupart des activités du WiMAX sont dans la bande supérieure de U-NII, où on peut utiliser un grand niveau de puissance jusqu'à 4 W, en comparaison avec 1W seulement dans les bandes basses et inférieures de U-NII.

7.2.2 - La bande de 2.4 GHz ISM (Industrial, Scientific, and Medical) : C'est une bande de fréquences libre qui offre un canal de 80 MHz pour le déploiement de la technologie WiMAX. Le Wi-Fi existe maintenant dans cette bande, mais les futures profiles de la technologie WiMAX qui spécifient un MAC interopérable, vont apporter les deux services ensemble pour une opération complémentaire qui fournit une mobilité de grande espace pour les utilisateurs.

A cause de la grande croissance d'utilisation du WiMAX, le WiMAX Forum a concentré ses efforts pour son processus initial de certification des profils sur : MMDS, la bande 3.5 GHz soumise à licence, et sur la bande supérieure (libre) de 5 GHz U-NII, où il y a moins d'interférence, des niveaux de puissance raisonnables et des largeurs du canal bien choisies.

TROISIEME PARTIE : CONCLUSION

ConclusionPour permettre l'accès à Internet et la transmission de données, de nombreuses technologies ont été développées. Cependant, de toutes ces technologies, celles permettant une transmission à haut débit présentent l'inconvénient d'être coûteuses, tant pour le matériel que pour l'installation, ce qui les rendent peu accessibles au grand public.

Au nombre des technologies utilisées pour l'accès à Internet figure, comme nous avons vu dans ce document, le réseau de téléphonie fixe (RTC/RNIS), qui présente l'avantage de n'exiger l'installation d'aucun autre matériel supplémentaire sinon un modem, contrairement aux autres technologies qui exigent l'installation de tous nouveaux matériels. La limitation des

débits de ces technologies (56 Kbps pour le RTC, 64 Kbsp et 128 Kbps pour le RNIS) constituent leurs principales handicapes. Ces technologies sont délaissées au profit des autres.

L'ADSL, étant l'exploitation de la bande supérieure d'une ligne téléphonique, permet des hauts débits à des coûts raisonnables, mais les besoins de nomadisme des utilisateurs et la difficulté de déployer les réseaux filaires ont été les principales limités à l'expansion de cette technologie dans notre pays.

L'alternatif, face aux problèmes financiers et de nomadisme que posent les technologies de transmission à haut débit (filaire ou sans fil) est la technologie WiMAX.

Le WiMAX est une technologie conciliant haut débit, mobilité et accessibilité en terme de coût. Son implémentation, bien que nécessitant une licence auprès des autorités, et une infrastructure radio (transmission et coeur de réseau) ; permet à un opérateur d'accroitre son portefeuille client notamment avec la souplesse des couts des équipements et la diversité des services offerts.

La phase 1 du WiMAX que nous venons de détaillée est capable d'offrir des débits en pointe par utilisateur de 4 Mbps sur la bande montante et de 23 Mbps sur la bande descendante. Une phase 2 a été mise en oeuvre pour multiplier ces débits minimum par deux (2).

Pour cela, le comité IEEE 802.16 a introduit des nouvelles normes, qui sont :

- IEEE 802.16g

- IEEE 802.16h

- IEEE 802.16j

- IEEE 802.16m

Le groupe le plus important est le dernier. Il a pour objectif de définir une interface radio permettant de doubler les débits pour obtenir 46 Mbps dans le sens descendant et toujours 4 Mbps dans le sens montant. La technologie WiMAX phase 2 sera suivie de WiMAX phase 3, avec l'objectif de multiplier de nouveau les débits pour atteindre plusieurs centaines de mégabits par second, voire le gigabit par second.

Au Congo, le réseau téléphonique filaire n'étant pas déployé dans toutes les localités, rendant difficile le déploiement de l'ADSL, le WiMAX est une bonne opportunité pour la transmission de données et l'accès à Internet haut débit.

Documents

La Technologie WIMAX