Wimax Ismail

8/13/2019 Wimax Ismail

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I

Avant propos

Les innovations des sciences et technologies offrent prsentement des techniques, des

mthodes et des solutions pour transfrer des fichiers, transmettre des messages, partager des

ressources (Voix, Donnes, Image), oprer sur des bases de donnes communes et grer des

transactions entre systmes informatiques distants en tant mobile. La rsolution des

problmes en entreprise ou la proposition des solutions plus efficaces reste la priorit dun

professionnel. Le professionnel doit, par son savoir faire, convaincre les entrepreneurs et les

operateurs en leurs proposant des solutions plus efficaces par la performance et plus

raisonnables en terme de couts.

Cest dans ce sens que, dans le cadre des programmes de lUniversit Amadou

Hampate B de Dakar (U.A.H.B), le sjour en milieu professionnel fait partie intgrante de la

scolarit des tudiants en licence et master 2. Il abouti la prsentation dun mmoire pris en

compte pour la dlivrance du diplme. A cet effet chaque tudiant en fin de cycle doit

obligatoirement effectuer un stage professionnel en entreprise ou participer la ralisation

dun projet tuteur pour les tudiants nayant pas obtenu de stage en entreprise.

Pour uvrer la discipline de luniversit, ce document essayera de traiter un

problme qui touche les operateurs savoir linternet mobile haut dbit et la tlphonie sur

IP en oprant la mise en place dun rseau WiMAX. Cette technologie assure une couverture

trs large et offre des services hauts dbit moindre cout. Il sagit dune solution moins

couteuse, fiable par sa scurit, performante par sa souplesse et son lasticit.


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Etude et analyse de dploiement dun rseau WIMAX UAHB

II

DEDICACE

Je ddie ce travail :

Ma mre qui, vrai dire, navait pas assez des moyens mais la forces de son amour a apport

ces fruits et cest un peu dommage quelle ne soit pas mes cots aujourdhui pour partager

ce moment tant attendu avec elle. Je taime maman.

Mon pre qui, malgr son ge, a travaill laborieusement rien que pour moffrir un avenir

meilleur. Je me demande si les autres ont la chance davoir un si formidable pre. Je taime

papa.

Mon cher oustadh monsieur IBRAHIM ABDOU RACHIDI qui nous a quitt rcemment.

QuALLAH laccepte dans son paradis. Cette homme ma appris les valeurs spirituelles de

ma religion. Je ne pourrais pas esprer mieux dans ce monde que lislam

A mon frre HOUSNAINE AHAMADA MMADI qui ma appris les valeurs de lamiti. Loin

de son pays, et tat un tudiant comme moi, il prenait le soin de connaitre ma situation :

comment passent les tudes ? Il ma aim comme il aime sa propre personne.


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Prsent par Mouktafi Ali Rachid Promotion : 2010 - 20111

Table desmatires

Avant propos.......................................................................................................... I

DEDICACE.......................................................................................................... II

REMERCIEMENTS............................................................................................... III

Liste des figures..................................................................................................... 5

Liste des tableaux................................................................................................... 7

Introduction gnral............................................................................................... 8

Chapitre I : Etat le lart des rseaux sans fil.............................................................. 9

1.1 Introduction ..................................................................................................... 9

1.2 Gnralit sur les rseaux sans fil........................................................................ 9

1.3 Les caractristiques dune antenne....................................................................... 10

1.3.1 Quelle antenne choisir ? ............................................................................. 10

1.3.2 Types dantennes..................................................................................... 11

1.3.3 Porte et dbit......................................................................................... 11

1.4 Les catgories des rseaux sans fils..................................................................... 11

1.4.1 Les rseaux personnels sans fil WPAN (Wireless Personale Area Network)........ 11

1.4.2 Les rseaux sans-fil locaux WLAN (Wireless Local Area Network) ................... 121.4.3 Les rseaux sans-fil tendus WMAN/WWAN................................................. 14

1.6 Les composants des rseaux sans fil.................................................................. 18

1.6.1 Le Point dAccs (Access point) / station de base........................................ 18

1.6.2 Les Terminaux Mobiles............................................................................... 19

1.6.3 Les Ponts Sans Fil ..................................................................................... 19

1.7 Larchitecture en couches des Rseaux Sans Fil (cas de la norme 802.11).................... 19

1.8 Pourquoi utiliser un rseau sans-fil ?................................................................... 20

1.9 Les applications des rseaux sans fil................................................................... 21

1.10 Aperu des diffrentes normes radio.................................................................. 21

1.10.1 Les normes WPANs ................................................................................ 21

1.10.2 Les normes WLAN ................................................................................... 22

1.10.3 Les normes WMANs et WWANs .............................................................. 26

1.11 Cas d'utilisations............................................................................................ 27

1.12 Les problmatiques associes aux systmes sans-fil............................................... 27

1.12.1 Firewall personnel .................................................................................... 28


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1.12.2 Interfaces rseau sans-fil ......................................................................... 28

1.12.3 Scurit systme..................................................................................... 28

1.12.4 Scurit antivirale................................................................................... 28

1.12.5 La chaine de scurit dun systme sans fil................................................. 28

Chapitre 2 : Concept et Architecture du WiMax........................................................... 30

2.1 Introduction et dfinition................................................................................... 30

2.2 Historique ..................................................................................................... 30

2.3 Fonctionnement du Wimax................................................................................ 31

2.3.1 La boucle locale ........................................................................................ 31

2.3.2 Donnes techniques.................................................................................. 32

2.3.3 MIMO (Multiple Input / Multiple Output) .................................................... 32

2.4 Architecture protocolaire................................................................................... 34

2.4.1 Couche Physique ...................................................................................... 34

2.4.1.1 Les diffrentes versions de la couche physique........................................... 34

2.4.1.2 Technique OFDM ................................................................................ 35

2.4.2 La couche MAC ....................................................................................... 38

2.4.2.1 La sous couche SSCS............................................................................ 38

2.4.2.2 La sous couche CPS............................................................................. 39

2.4.2.3 La sous couche PS............................................................................... 39

2.5 Principe de fonctionnement du Wimax................................................................. 39

2.5.1 La fonction desserte ................................................................................. 39

2.5.2 La fonction collecte .................................................................................. 41

2.6 Wimax fixe et Wimax mobile............................................................................. 41

2.6.1 Wimax fixe............................................................................................... 41

2.6.2 Wimax mobile ........................................................................................... 42

2.7 Les applications du Wimax................................................................................ 42

2.8 Architecture physique du Wimax....................................................................... 42

2.9 Les Points de rfrence, Profiles ASN et la scurit............................................... 45

2.9.1 Les points de rfrences............................................................................ 45

2.9.2 Les Profiles ASN ...................................................................................... 46

2.9.3 La Scurit avec WiMAX............................................................................ 48

2.10 Avantages et inconvnients............................................................................... 49

2.10.1 Avantages ............................................................................................... 49

2.10.2 Inconvnients......................................................................................... 50


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2.11 Evolutions futures et dfis................................................................................ 50

2.11.1 Evolution ................................................................................................ 50

2.11.1.1 IEE 802.16e...................................................................................... 50

2.11.1.2 IEE 802.16f....................................................................................... 51

2.11.2 Les Dfis............................................................................................... 51

2.11.2.1 La standardisation............................................................................... 51

2.11.2.2 Choisir une date de lancement et un positionnement adquat...................... 51

2.11.2.3 Les cots.......................................................................................... 51

2.11.2.4 Convaincre les oprateurs mobiles des avantages du Wimax....................... 52

2.12 Conclusion.................................................................................................... 52

Chapitre 3 : Ingnierie de conception dun rseau Wimax.............................................. 53

3.1 Introduction.................................................................................................... 53

3.2 Modle Technico-conomique............................................................................ 53

3.3 Choix Stratgique des paramtres Systmes........................................................ 54

3.3.1 Les normes et linteroprabilit.................................................................. 54

3.3.2 Le duplexage ........................................................................................... 54

3.3.3 La bande de frquence............................................................................... 54

3.3.4 Les spcifications de la norme.................................................................... 55

3.4 Les rgulations................................................................................................ 56

3.4.1 Les rgulations internationales.................................................................... 56

3.4.2 Les rgulations nationales.......................................................................... 57

3.5 Planification de la couverture............................................................................. 57

3.5.1 Les modles de propagation....................................................................... 58

3.5.1.1 Les modles IEEE 802.16 (SUI Models).................................................. 58

3.5.1.2 Le modle COST-231 HATA.................................................................. 59

3.5.1.3 Le modle ECC-33.............................................................................. 60

3.5.1.4 Le modle MMDS (LS)......................................................................... 61

3.5.1.5 Le modle du "Street Canyon"................................................................ 61

3.5.1.6 Effet de la diffraction............................................................................ 61

3.5.2 Sensibilit du rcepteur............................................................................. 62

3.5.3 Bilan de Liaison........................................................................................ 64

3.5.4 Dtermination du nombre de stations de base............................................... 65

3.5.5 Dimensionnement du Trafic ........................................................................ 65

3.5.6 Nombre final des stations de base ............................................................... 67


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Conclusion........................................................................................................... 69

Chapitre 4 : Etude de cas........................................................................................ 70

4.1 Introduction.................................................................................................... 70

4.2 Dimensionnement de lInterface Radio WiMAX.................................................... 70

4.2.1 Slection de la frquence............................................................................ 74

4.2.2 analyse du bilan de liaison ........................................................................... 75

4.2.3 Dterminer le nombre de stations de base..................................................... 78

4.2.4 Configuration de l'antenne .......................................................................... 79

4.2.5 Schma de rutilisation des frquences.......................................................... 79

4.2.6 Mthode de duplexage............................................................................... 80

4.2.7 Solutions de transport Backhaul ................................................................... 81

4.3 Conception et implmentation dun outil de planification dun rseau WiMAX........... 83

4.3.1 Modlisation de loutil............................................................................... 83

4.3.2 Structure dtaille de loutil...................................................................... 84

4.3.2 Ralisation............................................................................................... 85

4.3.2.1 Choix de la technologie radio.................................................................. 85

4.3.2.2 Caractristiques des sites........................................................................ 90

4.3.2.3 Choix des antennes............................................................................... 91

4.3.2.4 Calcule de prdiction de la couverture.................................................... 94

4.3.2.5 Implmentation des services WiMAX....................................................... 95

4.3.2.6 Optimisation de la couverture ............................................................... 96

Conclusion........................................................................................................... 97

Bibliographie et webographie.................................................................................. 98

Abbreviations....................................................................................................... 99


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Liste des figuresFigure I 1: transmission radio entre 2 antennes ........................................................................ 10

Figure I 2: Exemple de WPAN ................................................................................................. 12

Figure I 3: Exemple de WLAN ................................................................................................ 13

Figure I 4: Exemple de WMAN / WWAN ............................................................................... 14

Figure I 5: Exemple d'un BSS .................................................................................................. 16

Figure I 6: Mode intrastructure de type ESS ............................................................................ 16

Figure I 7: Exemple dune infrastructure ad hoc ...................................................................... 17

Figure I 8: Rseau ad hoc ......................................................................................................... 17

Figure I 9: Les 2 couches basses du modeles OSI ................................................................... 19

Figure I 10: Prsentation des sous couches PLCP et PMN ...................................................... 20

Figure I 11: Les normes des rseaux sans fil ............................................................................ 26

Figure I 12: Les normes des rseaux sans fil ........................................................................... 29

Figure II 1: Boucle locale radio24

Figure II 2: Principe de la technique Mimo..26

Figure II 3: Principe de la tchenique Mimo..26

Figure II 4: Couche protocolaire de l'IEEE 802.16..27

Figure II 5: OFDM implment via une banque de filtre.28

Figure II 6: Reprsentation de l'OFDM29

Figure II 7: Reprsentation de l'OFDMA.30

Figure II 8: Modulation adaptative...31

Figure II 9: Exemple de backhaul.33

Figure II 10: Les diffrentes structures de WiMAX.34

Figure II 11: Architecture d'un rseau Wimax..36

Figure II 12: Point de rfrence entre MS et le Rseau38

Figure II 13: Architecture d'un ASN.39

Figure II 14: Sparation entre la station de base et l'ASN-GW40

Figure II 15: Combinaison BS et ASN-GW..40

Figure II 16: Sparation BS et ASN-GW avec RRM dans BS.41

Figure 3.1 : Le modle Technico-conomique de Planification de rseaux WiMAX..46

Figure 3.2.Spectre mondial pour le WiMAX49Figure 3.3 gomtrie de diffraction pour Knife Edge.55


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Figure 3.4 : diagramme de dimensionnement de la couverture62

Figure 4.1 : schma de rutilisation des frquences..73

Figure 4.3 : structure globale de loutil dvelopp...76

Figure 4.4 : Modlisation du module planification de la couverture...77

Figure 4.5 : Modlisation du module dimensionnement de la capacit...77

Figure 4.6 Modlisation du module cartographie et affichage des rsultats de prdiction.78

Figure 4.7 : choix de la technologie..78

Figure 4.8 : Ecran daccueil de planification79

Figure 4.9 : Importation de la carte a79

Figure 4.10 : Importation de la carte b..80

Figure 4.11 : Importation de la carte c..80

Figure 4.12 Importation de la carte d ..81

Figure 4.13 : Importation de la carte e .81

Figure 4.14 : carte de la grande comore ..82

Figure 4.15 : zone de Hamahamet82

Figure 4.16 : caractristiques dun site 83

Figure 4.17 : caracteristiques des antennes...84

Figure 4.18 paramtrage a 84

Figure 4.19 paramtrage b ...85

Figure 4.20 : paramtrage des antennes ...86

Figure 4.21 : zone couverte sans optimisation .87

Figure 4.22 : couverture par niveau du signal ..87

Figure 4.23 : calcule de la prediction ...88

Figure 4.24 : configuration des services par priorit 88

Figure 4.25 : Diagramme doptimisation..89


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Liste des tableauxTableau 1.1 : Normes des rseaux sans fil11

Tableau 1.2 : Les normes WPAN..14

Tableau 1.3 : Les normes WLAN.16

Tableau 1.4 : Autres extensions et technologies...17

Tableau 1.5 : frquences utilises18

Tableau 3.1 Comparaison TDD vs le FDD..47

Tableau 3.2: Spcificits techniques des diffrentes normes IEEE 802.16x49

Tableau 3.3 Les principaux paramtres du modle IEEE 802.1651

Tableau 3.4 des paramtres du modle de propagation MMDS.54

Tableau 3.5 : bilan de liaison.57

Tableau 4.1 : facteurs dmographiques des diffrentes rgions64

Tableau 4.2 : caractristiques des milieux.64

Tableau 4.3 : choix de la bande de frquence et du spectre utiliser...65

Tableau 4.4 : des services WiMAX..66

Tableau 4.5 : estimation des niveaux dactivits lheure de point charg .67

Tableau 4.6 : Tableau du Bilan de liaison70

Tableau 4.7 : rayons des sites et la distance de rutilisation des frquences74

Tableau 4.8 : nomenclature des sites.83


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Introduction gnral

Aujourdhui, le sans fil est de plus en plus prsent dans notre vie quotidienne et tend

remplacer lutilisation excessive des cbles. Depuis quelques annes maintenant, le Wifi

rvolutionne les rseaux mais on parle dj dune nouvelle technologie : le Wimax.

Bien que les connexions haut-dbit de type ADSL se multiplient dans le monde, elles ne

permettent pas la souplesse dutilisation que procure par exemple un rseau sans fil Wifi.

Cependant, le Wifi ne permet quun dbit et une porte trs faibles rendant par la mme

occasion son utilisation limite.

Le standard Wimax a t spcialement cr pour remplacer les services coteux ddis aux

entreprises. Il viendra donc plutt en complment du rseau Wifi existant. Par exemple, un

rseau Wimax pourrait relier les diffrents btiments dune universit lintrieur desquels on

trouverait des simples rseaux Wifi.

Le cot dune installation Wimax par rapport une simple installation Wifi sera beaucoup

plus lev. De plus, alors que le Wifi est spcialement ddi aux rseaux locaux (LAN ou

Local area network), le Wimax est dvelopp pour les rseaux mtropolitains (MAN ou

Metropolitan area network). Pour pouvoir utiliser certaines gammes de frquence, il sera

ncessaire dobtenir une licence contrairement au Wifi dont les frquences sont publiques.

Ce travail est divis en quatre chapitres. Le premier chapitre, sera ddi pour la prsentation

des gnralits, des normes et des spcificits techniques des technologies sans fil. Le

deuxime, va porter sur la prsentation des gnralits, des normes et des spcificits

techniques de la technologie WiMAX.

Dans le troisime chapitre, nous allons prsenter les diffrents rgles et modles de

planification et de dimensionnement de ce type de rseau. En fin le quatrime chapitre sera

consacr ltude d es performances dun rseau WiMAX en effectuant des simulations sur

loutil de planification Atoll .


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Chapitre I : Etat le lart des rseaux sans fil

1.1 Introduction

Un rseau sans fil (wireless network) est, comme son nom l'indique, un rseau dans lequel aumoins deux terminaux peuvent communiquer sans liaison filaire. Grce aux rseaux sans fil,

un utilisateur a la possibilit de rester connect tout en se dplaant dans un primtre

gographique plus ou moins tendu

Ces technologies, porteuses de progrs indniables, font merger de nouvelles faons

daccder aux ressources informatiques et dchanger des donnes. Mais cette ouverture des

rseaux est double tranchant car elle peut grandement fragiliser la scurit du systme

dinformation si elle se fait de manire non matrise ou sans relle prise en compte des

problmatiques de scurit.

A prsent, la pression combine des constructeurs dquipement et de certaines catgories

d'employs fait quil est devenu trs difficile de tenir totalement lcart un systme

dinformation des systmes sans-fil. Ceci est d'autant plus vrai que les ordinateurs

actuellement en vente, en particulier les portables, sont nativement quips de ces

technologies. Il est dsormais essentiel que les responsables intgrent ces technologies et les

nouvelles problmatiques quelles posent dans une politique de scurit globale et mettent en

place les solutions techniques et organisationnelles adaptes.

Dans le cadre de cette problmatique complexe de la mobilit, l'objectif de ce projet est

daborder les rseaux WiMAX sous langle de dploiement. Aprs une prsentation gnrale

des rseaux sans-fil, nous aborderons, dans ce chapitre, les problmes de scurit et les

risques associs pour terminer sur une prsentation des solutions de scurisation.

1.2 Gnralit sur les rseaux sans fil

Les rseaux sans fil sont bass sur une liaison utilisant des ondes radiolectrique ou

infrarouge. Ces technologies diffrent par la frquence dmission utilise, le dbit et la porte

de transmission. Les rseaux sans fil permettent de relier trs facilement des quipements

distants de quelques mtres quelques kilomtres. Linstallation des rseaux sans fil ne

demande pas lamnagement de linfrastructure du rseau existant ce qui explique un

dveloppement rapide de cette technologie. Un systme de communication radio transmet des

informations par lintermdiaire des ondes lectromagntiques (OEM). Ces ondes se


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1.3.2 Types dantennes

Antennes omnidirectionnelles :Elles assurent une couverture 360 mais porte rduit. Les antennes omnidirectionnelles

sont les plus utilises car polyvalentes, les moins chres et gnralement les moins

encombrantes. Pour ces dernires raisons, elles sont gnralement proposes en standard avec

certains quipements : cela ne garantit ni la meilleure performance ni ladaptation votre

besoin. Une antenne omnidirectionnelle rayonne dans toutes les directions de faon uniforme

Antennes directionnelles : Elles orientent le signal dans une direction donne et en augmentent la porte. Les antennes

directionnelles sont utilises gnralement en extrieur pour couvrir de longues distances.

1.3.3 Porte et dbit

Grce des frquences radio variables, les rseaux sans fils offrent des portes de quelques

mtres quelques kilomtres suivant le matriel utilis et l'environnement, pour des dbits

thoriques dont la valeur dpend de la frquence utilise.

En ralit, le dbit atteint rarement le tiers du dbit thorique, et peut, dans le cas dun

mauvais choix ou mauvaise implantation dantenne tre rduit au dixime de ces valeurs.

Une mauvaise propagation du signal due une mission mal adapte et un niveau de bruit

important provoquent des corrections d'erreurs permanentes, gourmandes en bande passante.

Un rseau sans-fil substitue aux habituels cbles des connexions ariennes via des ondes

radios, infrarouges ou ventuellement des faisceaux laser. Cette dfinition, assez large, nous

amne considrer plusieurs types de rseaux sans-fil.

1.4 Les catgories des rseaux sans fils

1.4.1 Les rseaux personnels sans fil WPAN (Wireless Personale Area Network)

Le rseau personnel sans fil (appel galement rseau individuel sans fil ou rseau

domestique sans fil et not WPAN pour Wireless Personale Area Network) concerne les

rseaux sans fil d'une faible porte : de l'ordre de quelques dizaines mtres. Ce type de rseau

sert gnralement relier des priphriques (imprimante, tlphone portable, appareils

domestiques, ...) ou unassistant personnel (PDA) un ordinateur sans liaison filaire ou bien

permettre la liaison sans fil entre deux machines trs peu distantes. Il existe plusieurs

technologies utilises pour les WPAN.
http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9seau_sans_filhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Imprimantehttp://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9l%C3%A9phone_portablehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Assistant_personnelhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Assistant_personnelhttp://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9l%C3%A9phone_portablehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Imprimantehttp://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9seau_sans_fil


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Figure I 3: Exemple de WLAN

Pour rester dans le cadre dun WLAN, il faut que le rseau respecte deux conditions :

La zone de couverture utile doit tre de lordre dun btiment ou dun site. Linfrastructure rseau utilise doit tre contrle par l'entreprise.

Selon leur vocation les WLAN peuvent tre :

Des WLANs privs ou dentreprise : les terminaux mobiles servent des employsdans lenceinte de lentreprise pour accder au systme dinformation traditionnel.

Exemple : Dans un hpital, les mdecins vont de chambre en chambre tout en

accdant aux dossiers des patients en ligne et aux applications mdicales depuis des

PC portables.

Des WLANs publics ou hot-spots : les terminaux mobiles appartiennent dans ce cas des clients accdant une ressource particulire (le plus souvent un accs Internet)

propose par le propritaire du hot-spot.

Exemple : Des htels, des aroports ou des cyber-cafs mettent la disposition de

leurs clients un accs Internet sans-fil.

Des WLANs domestiques : un particulier forme un rseau sans-fil pour connecter unou plusieurs PC et son accs Internet (routeur ADSL Wi-Fi par exemple).


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Les WWANs peuvent tre catgoriss de la faon suivante :

Les WWANs publics : ils sont mis en uvre par des oprateurs pour offrir desservices rseaux un grand nombre de clients mobiles. Ce sont lquivalent des hot-

spots publics des WLANs mais plus grande chelle.

Exemple : Les oprateurs tlcoms offrent des accs Internet ou des services de

messagerie accessibles sur des tlphones mobiles volus.

Les WWANs privs sur infrastructure publique : ces WWANs sont mis en placepar les entreprises pour relier leurs terminaux mobiles leurs systmes dinformation

via une infrastructure publique de type tlcom. Un WWAN de ce type est une

vritable extension dInternet.

Exemple : Les employs nomades accdent lintranet et la messagerie interne de

lentreprise depuis leurs PDA connects en GPRS sur Internet.

Les WWANs totalement privs : assez rares dans le secteur civil, les WWANstotalement privs connectent sur de grandes distances les terminaux mobiles dune

entreprise un central via une infrastructure rseau radio prive.

Exemple : Une compagnie de taxi connecte, par liaison radio ddie, sa flotte de

vhicules son systme informatique.

1.5 Topologies Rseaux Sans Fil

Les rseaux sans fil utilisent 2 types de topologie : infrastructure et ad-hoc

1.5.1 Topologie en mode infrastructure

Les rseaux de type infrastructure sont des rseaux structurs, bass sur des quipements

dinterconnexion faisant office de ponts entre un rseau radio et un rseau cbl permettant

ainsi de nombreux clients mobiles daccder des ressources informatiques ou radio.

Le mode infrastructure de type Basic Service Set (BSS)Le mode infrastructure dsigne un rseau compos dune infrastructure permettant lchange

dinformation entre les stations ; linfrastructure est le point daccs. Une cellule reprsente

lespace couverte par 1 seul point daccs. Elle est appele aussi Basic Service Set (BSS)


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Figure I 5: Exemple d un BSS Le mode infrastructure de type Extended Service Set (ESS)

En mode Extended Service Set, plusieurs points daccs (BSS) sont connects entre eux par

un systme de distribution (DS). Le systme de distribution peut etre un rseau Ethernet ou un

autre rseau local sans fil. Il fournit galement laccs vers un filaire ou sans fil (exemple :

internet)

Figure I 6: Mode infrastructure de type ESS


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1.6.2 Les Terminaux Mobiles

Les terminaux mobiles sont des simples stations (PC, Portable, autre ) quips dune carte

intgrant un metteur et un rcepteur (antenne interne, externe). Ces stations peuvent utiliser

nimporte quel systme dexploitation pour supporter les cartes 802.11. Les antennes

gnralement utilises par les terminaux mobiles et les points daccs sont des antennes

internes omni directionnelles ou directives et gain plus lev pouvant tre utiliss pour

couvrir des stations des stations des km de lmetteur.

1.6.3 Les Ponts Sans Fil

Les ponts sans fil sont utiliss pour relier deux rseaux sans fil locaux loigns ou isols lun

par rapport lautre par lintermdiaire dantenne directive gain plus ou moins lev

Les rseaux sans-fil locaux pour terminaux mobiles, et en particulier les rseaux Wi-Fi, sont

la fois les plus rpandus et les plus mdiatiss lheure actuelle.

1.7 Larchitecture en couches des Rseaux Sans Fil (cas de la norme 802.11)

Les couches du model OSI sont spcifies chacune par des fonctions particulires et

spcifiques. Les fonctions de ces couches sont pratiquement logicielles excepte la couche

physique et la couche liaison avec des fonctions matrielles (media et carte rseau). La

couche liaison de donne est subdivise en deux sous couches

Figure I 9: Les 2 couches basses du modlesOSI

La couche physique de la norme 802.11 selon la dfinition du modle OSI fournit les moyens

mcaniques et lectrique fonctionnelle et procduraux ncessaire lactivation, au maintient

et la dsactivation des connexions physiques destines la transmission binaire entre entit


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de liaison. Sagissant des rseaux WLAN la couche physique dfinit la modulation des ondes

radiolectriques et les caractristiques de signalisation pour la transmission des donnes.

La norme 802.11 dfinit 2 sous couches qui sont :

Figure I 10: Prsentation des sous couches PLCP et PMN

La sous couche PMD gre lencodage des donnes et la modulation tandis que la sous couche

PLCP soccupe de lcoute du support et est directement relier la la couche MAC pour lui

signifier que le support est libre. La sous couche PMD peut se baser sur sur lune des

techniques suivantes :

o Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)o Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)o Infrared (IR)

1.8 Pourquoi utiliser un rseau sans-fil ?

Les motivations pour utiliser un rseau sans-fil ne manquent pas, que ce soit pour amliorer

un systme dinformation existant ou pour mettre en place des applications entirement

nouvelles. Dans tous les cas le retour sur investissement apport par ces technologies est

exceptionnel. Voici un bref aperu des diffrents avantages des solutions sans-fil :

Mobilit : les utilisateurs sont gnralement trs satisfaits des liberts offertes par lesrseaux sans-fil et de fait sont plus enclin utiliser les moyens informatiques mis

leur disposition. Le gain en productivit est important.

Evolutivit : ces rseaux peuvent tre dimensionns au plus juste et suivre simplementlvolution des besoins par simple ajout ou suppression de points daccs par

exemple.

Souplesse et facilit dutilisation : un systme sans-fil peut tre utilis dans desinstallations temporaires (manifestation, salon...), couvrir des zones non accessibles

aux cbles et relier facilement des btiments ou des sites distants. En tant peu


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Normaliser la bande et l'usage au niveau international afin de permettre la fabricationd'quipements en plus grand nombre et meilleur cot.

Rentabiliser la bande de frquence c'est dire permettre un maximum d'utilisateurs surune mme bande. La rentabilisation se fera le plus souvent par une limitation de la

porte.

De 30 MHz 1 GHz le dbit reste limit (maxi 2Mbit/s) car les bandes sont troites,on utilisera donc des frquences suprieures.

Quelques frquences:

154 MHz et 446MHz : Tlmesures, alarmes

1,4 GHz : Point point/multipoint faible dbit (9600..38kbit/s).

2,44..2,48 GHz : RLAN divers (10 canaux, 4 disponibles en France).

3,4..3,6 GHz : Boucles locales.

5,15..5,30 GHz : Hyperlan.

13 GHz : Faisceaux hertziens privs.

17,1..17,3 GHz : Hyperlan.


24,45..26 GHz : Boucle locale radio.


Bande 2,4 GHz:

Bande 2,446..2,4835 GHz libre en France le 24/7/1995.

Norme Europenne ETS 300.328 pour la bande 2,4 GHz avec P < 100 mW

(50mW aux USA).

Utilise par 802.11, 802.11b, Bluetooth et HomeRF !

Tableau 1.5 : frquences utilisesIl est simplement demand aux oprateurs, dans lesprit des nouvelles directives, de dclarer

leur activit lART, en communiquant notamment une brve description de leur projet, la

date prvue pour le lancement, la localisation de lexprimentation.


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Plusieurs mthodes sont utilises pour assurer la scurit des rseaux sans fil. Parmi ces

mthodes on peut citer :

1.12.1 Firewall personnel

Protger le terminal mobile des connexions entrantes non autorises (extrieur vers terminal

mobile) pour limiter les possibilits dattaque, dinfection par un vers, cheval de Troie,

1.12.2 Interfaces rseau sans-fil

Les interfaces rseaux sans-fil du terminal mobile doivent imprativement tre configures

pour interdire l'tablissement automatique de WPAN et ne pas s'associer automatiquement

des WLANs trangers.

1.12.3 Scurit systme

La scurit du systme d'exploitation et des applications sur les postes utilisateurs est

gnralement dlaisse au profit des dfenses priphriques. Les technologies sans-fil

remettant en cause cette stratgie, il devient important de scuriser et de matriser la partie

systme et applicative sur tous les quipements concerns.

1.12.4 Scurit antivirale

L'antivirus sur le poste de travail est une brique indispensable, en particulier pour lutter contre

les chevaux de Troie (trojan). En effet un terminal mobile faisant l'aller-retour entre l'extrieur

et le LAN d'une entreprise constitue en soi un excellent cheval de Troie. Des mesures doivent

tre prises pour empcher l'utilisation de ce type d'quipement comme vecteur d'attaque

contre le LAN.

1.12.5 La chaine de scurit dun systme sans fil

La scurit dun systme sans fil ne se limite pas la scurisation des points daccs. Il est en

effet essentiel de prendre en compte tous les lments qui forment la chaine de scurit du

systme savoir :


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2.3 Fonctionnement du Wimax

2.3.1 La boucle locale

Quand on parle de boucle locale, on parle gnralement des cbles qui partent du rpartiteur,

c'est--dire lendroit situ dans le central tlphonique et o se font lensemble des

connexions entre les abonns et les infrastructures, jusqu la prise tlphonique. La boucle

locale nest pas ncessairement constitue par des cbles, elle peut galement utiliser les

ondes hertziennes, on parle alors de Boucle Locale Radio (BLR) que nous allons tudier un

peu plus en dtail puisque le Wimax est une technologie de BLR.

La boucle locale radio est une technologie de connexion sans fil haut dbit. Elle utilise les

ondes hertziennes et peut tre qualifie de bidirectionnelle puisque la communication peut sefaire dans le sens oprateur / client mais galement dans le sens contraire (client / oprateur).

Le principe est simple. Dun ct, loprateur met des paquets de donnes sous formes

dondes radios grce des antennes relies de lquipement spcialis, de lautre un client

est muni dune antenne et dun modem afin de rceptionner ces paquets. Du ct des

avantages, on peut citer par exemple le cot dinstallation limit parrapport une installation

de type cble (la pose de cble est en effet un facteur de cots important).

Figure II 17: Boucle locale radio


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Cependant, la Boucle Locale Radio est extrmement tributaire des conditions climatiques et

environnementales. Ainsi, le dbit est limit par les conditions atmosphriques (brouillard,

etc). La Boucle Locale Radio est gnralement utilise dans les PME, les administrations

(communes, etc), les tablissements scolaires, les bibliothques, etc.

Alors que cette technologie (BLR) ne parvenait pas simposer, le Wimax a subitement

permis un regain dintrt. Wimax est en effet une technologie dcoulant de la BLR.

2.3.2 Donnes techniques

Le Wimax est un accs sans fil bas sur le nouveau standard IEEE 802.16. Ce systme utilise

la technologie hertzienne pour des systmes principalement point multi-point. C'est--dire

qu partir dune antenne centrale, on cherche toucher plusieurs ordinateurs ou machines.

Les antennes Wimax pourront transmettre des donnes une porte thorique de 50 km.

Nanmoins, si lon prend en compte les obstacles que les ondes risquent de rencontrer, il

semble plus juste de ramener cette mesure une distance relle de 8 10 km.

Un systme Wimax pourra dlivrer une capacit de 75 Mbps par canal, la fois pour des

applications fixes et portables. Pour donner un ordre de grandeur, cette capacit est suffisante

pour fournir des milliers de rsidences un accs haut dbit.

Le standard Wimax est divis en deux groupes de frquences. Premirement des frquences

de 2 11 Ghz et deuximement des frquences de lordre de 10 66 Ghz. Les frquences de

10 66 Ghz ncessitent dtre en ligne de vue avec lantenne (line of sight ou LOS) tandis

que les frquences de 2 11 Ghz peuvent sen passer (non line of sight ou NLOS).

L'efficacit spectrale est de 3 bit/s/Hz avec la modulation la plus efficace. Les techniquesMIMO pourraient permettre de multiplier ce chiffre par 2. (Multiple Input / Multiple Output.

MIMO est une technique consistant utiliser plusieurs antennes en mission et en rception,

la station.).

2.3.3 MIMO (Multiple Input / Multiple Output)

La plupart des rseaux sans fil sont utiliss dans des milieux couverts provoquant ainsi la

rflexion du signal sur de nombreux obstacles. Lensemble de ces rflexions provoque une

multiplication des canaux de transmission (comme on peut le voir ci-dessous) quon appelle


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galement diversit spatiale. Cette diversit spatiale entrane des interfrences et donc des

dgradations au niveau du signal et une baisse de la porte de celui-ci. La technologie Mimo

permet de rgler ce problme.

Figure II 18: Principe de la technique Mimo Le flux est divis en diffrents flux de mme frquence qui sont envoys via 3 metteurs 3

rcepteurs. Lalgorithme permet ensuite didentifier les diffrents flux en vue de les restituer

en un seul flux. Cet algorithme utilise la rflexion des signaux sur les murs, le sol, etc.

Figure II 19: Principe de la tchenique Mimo Alors que ces rflexions pourraient tre considres comme mauvaises, la technologie MIMO

profite de ces diffrents canaux pour amliorer la rapidit de transmission des donnes.


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certaines conditions (nombres de porteuses faible par exemple).

L'ide est de trouver une faon de rduire le facteur de crte (caractristique du

"dpassement") en utilisant soit le codage de canal, un filtrage appropri, etc.

2.4.1.2.3 La technique OFDMA

Au lieu dune porteuse, la modulation OFDMA emploie beaucoup de sous porteuses

orthogonales. Chacune de ces sous porteuses sera module avec une partie des donnes. Du

fait que chacune des sous porteuses ne transmet que peu de donnes, il en rsulte des taux de

symbole bas.

Figure II 23: Reprsentationde l OFDMA

La dmodulation de ces derniers est ds lors moins sensible la propagation par trajets

multiples (rflexions et vanouissements) qui rsulte des liaisons radio. Cette technologie est

utilise dans les environnements NLOS.

2.4.1.2.4 La technique SOFDMA

SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiple Access), accs volutif via

multiplexage par rpartition en frquence sur des porteuses orthogonales : technique qui

permet de moduler dynamiquement des sous-groupes de frquences porteuses orthogonales,

dont le nombre peut varier la fois en fonction de l'utilisateur et dans le temps. Ci-aprs, une

reprsentation comparative de trois techniques de modulation utilises dans WiMAX.

2.4.1.3.4 Modulation Adaptative

En plus de lOFDM, la modulation adaptative est adopte dans le standard l'IEEE 802.16.

Selon le rapport signal--bruit (SNR) la rception, la Station dabonn et Station de Basengocient les types de codage et de modulation les plus appropris, parmi les options


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disponibles (BPSK, QPSK, 16 QAM et 64 QAM), comme illustr dans la Figure 1.12. Cette

approche maximise le dbit et la connectivit dans une cellule, comme elle permet au systme

de choisir entre la modulation la plus performante (64-QAM) et la modulation la plus robuste

(BPSK), pendant la variation de distance entre la station de base et la station dabonn

.

2.4.2 La couche MAC

La couche MAC utilise des techniques centralises et distribues pour assurer le contrle de

laccs au support de transmission. Cela va prvenir les collisions entre les abonns dans la

mme station de base. Il dirige, aussi, la QoS dans linterface radio, par les mcanismes de

rservation dynamique de la bande passante, de priorit, de synchronisation et de scurit.

La couche MAC sappuie sur 3 sous-couches : une couche de convergence spcifique

(Service Specific Convergence Sublayer : SSCS), une couche commune (MAC Common Part

Sublayer : CPS), et une couche scurit (Privacy Sublayer : PS).

2.4.2.1 La sous couche SSCS

La sous couche SSCS (Service Specific Convergence Sublayer) est destine pour faire la

correspondance de services entre les connexions MAC. Elle dfinit, alors, deux services de

convergence de sous couches savoir :

la sous couche de convergence ATM : dfinie pour les services ATM. la sous couche de convergence de paquets : dfinie pour faire la correspondance des

services par paquets, tels que IPv4, IPv6, Ethernet ou les VLAN (Virtual LAN).

Figure II 24: Modulation adaptative


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2.4.2.2 La sous couche CPS

La sous couche CPS (Common Part Sublayer) forme le noyau de la couche MAC, tant donn

quelle contient ses fonctions cls relatives au contrle du lien radio. En effet, elle fournit les

rgles et les mcanismes daccs, lallocation de la bande passante, et la maintenance de la

connexion. Elle reoit les donnes des sous couches de convergence. De plus, elle gre

galement la partie qualit de service (QoS).

2.4.2.3 La sous couche PS

La sous couche PS (Privacy sublayer ) reprsente linterface entre la couche MAC et la

couche PHY. Elle fournit la scurit travers le rseau sans fil large bande en cryptant la

connexion entre la station de base et labonn au service. De plus, elle est utilise pour

lauthentification et lchange de clefs de scurit.

2.5 Principe de fonctionnement du Wimax

2.5.1 La fonction desserte

Un des objectifs du Wimax est la fonction desserte, galement appele boucle locale ou

encore connexion du dernier kilomtre. Il sagira de connecter Internet des utilisateurs qui

ne peuvent bnficier actuellement dun accs haut dbit faute de structure filaire.

En pratique, le Wimax fonctionnera dune faon semblable au Wifi mais avec une vitesse plus

leve, sur de plus grandes distances et pour un plus grand nombre dutilisateurs. Le Wimax

pourrait permettre certaines zones non encore desservies par certains fournisseurs daccs

Internet davoir un accs Internet.


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Figure II 25: Exemple de backhaulUn systme Wimax sera constitu de 2 parties principales.

Tout dabord une antenne Wimax (station de base) qui peut tre compare uneantenne GSM. Une seule antenne pourra fournir un accs thorique une zone de

8000 km

Un rcepteur Wimax. Le rcepteur, muni dune antenne, sera dans une petite bote(similaire un modem actuel ou une carte PCMCIA que lon place dans les

ordinateurs portables). Il pourra galement tre directement intgr dans un ordinateur

portable comme pour le Wifi sur les portables actuels.

Une antenne Wimax (station de base) pourra se connecter directement Internet en utilisant

une connexion cble haut dbit. Elle pourra galement se connecter une autre antenne.

Cette technique permettra, comme nous lavons dj mentionn ci-dessus, de fournir un accs

mme aux endroits les plus reculs.

Lutilisateur se connectera lantenne via sa borne Wi-max ou sa puce intgre. La

transmission ne ncessitera pas dtre en ligne de vue (line of sight : LOS). En effet,


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lutilisateur ne devra pas tre en ligne directe pour tre connect lantenne.

2.5.2 La fonction collecte

Le Wimax aura aussi pour objectif le backhauling de hotspots Wifi, c'est--dire la connexion

de Hotspots Wifi Internet non pas grce des cbles mais via des ondes.

Un hotspot est un lieu public de forte affluence o tout le monde peut connecter son

ordinateur portable ou son assistant personnel sur Internet grce un accs un rseau sans

fil.

Figure II 26: Les diffrentes structures de WiMAX

2.6 Wimax fixe et Wimax mobile

Le standard Wimax a t dclin en 2 versions qui sont le WiMAX fixe et le WiMAX mobile

2.6.1 Wimax fixe

IEEE 802.16-2004. Ce standard est prvu pour un usage fixe, c'est--dire un usage via une

antenne fixe sur le toit par exemple, semblable aux antennes TV. Le Wimax opre dans les

bandes de frquence 2.5 GHz et 3.5 GHz, pour lesquelles une licence d'exploitation est

ncessaire, ainsi que la bande libre des 5.8 GHz. Le dbit thorique est de 75 Mbits par

seconde sur une porte de 10 km.


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2.6.2 Wimax mobile

En anglais Wimax table : IEEE 802.16e. Il prvoit la possibilit de connecter des clients

mobiles au rseau internet. On peut ainsi imaginer terme la possibilit pour les tlphones

mobiles de se connecter ce rseau haut dbit. Le dbit thorique est plus faible que le

Wimax fixe mais permettra nanmoins datteindre 30 Mbits par seconde sur une distance de

plus de 3 km.

2.7 Les applications du Wimax

Comme nous lavons vu ci-dessus dans le Wimax en pratique, cette nouvelle technologie est

envisage la fois pour les rseaux de transport, de collecte et pour les rseaux de desserte

Voici quelques applications que le Wimax rendra possible :

couvertures classiques de hotzones : zones d'activit conomique, parcs touristiques... dploiements temporaires : chantiers, festivals, infrastructure de secours sur une

catastrophe naturelle ;

Offre triple play : donnes, voix, vido la demande ; gestion des transports intelligents ; systmes d'information gographique dports ; notion d'hpital tendu ; scurit maritime et scurit civile ...

2.8 Architecture physique du Wimax

Wimax est bas sur le concept cellulaire c'est--dire :

Regroupement de plusieurs antennes sur un site pour couvrir une zone gographiqueappele cellule : sectorisation

Dfinition du motif (taille du cluster) pour minimiser le nombre de cellule sansrutilisation des frquences

Changement dynamique des frquences pour la continuit des services : Handover


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Chapitre 3 : Ingnierie de conception dun rseau Wimax

3.1 Introduction

La planification joue un rle crucial dans l'orientation des stratgies adoptes par les

oprateurs. Elle peut tre considre comme un lment essentiel pour garantir le succs du

dploiement dun rseau. Dans ce chapitre nous allons traiter les modles et les rgles

principaux de planification et de dimensionnement dun rseau WiMAX.

3.2 Modle Technico-conomique

Figure 3.1 : Le modle Technico-conomique de Planification de rseaux WiMAX

La figure ci-dessus reprsente le modle technico-conomique pour la planification des

rseaux WiMAX. Dans ce chapitre, on va sintresser la partie technique, qui est reprsente


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Agrgation de la demande en termes de capacit dans la zone de service ; La densit des utilisateurs dans la zone de service ; Les spcificits gographiques de la zone en question ;

Le niveau dinterfrences dans les bandes dpourvues de licence ; Le cot de lquipement radio.

La slection de la bande de frquence utiliser a une influence capitale sur le

dimensionnement et la planification du rseau. A basses frquences, les caractristiques de

propagation du signal sont meilleures, seulement la bande passante disponible est limite. Il

est important de vrifier si le nombre dutilisateurs se connectant une station de base est

limit par la capacit ou par la couverture de la BS. Dans les zones rurales ou population

peu dense, le nombre de clients pouvant tre connects dpend de la couverture de la station

de base. En revanche, dans les zones population dense, le nombre de clients de la zone

dune station de base est si lev que des BS additionnels savrent ncessaires pour garantir

une certaine qualit de service.

Le choix entre les bandes avec et sans licence nest pas facile faire. La nature des bandes

sous licence 3.5 GHz, 10.5 GHz, et 26 GHz protge le rseau des interfrences inter-systmes,

et limite le nombre doprateurs une certaine zone gographique. Les bandes sans licence

prsentent des niveaux dinterfrences difficilement prdictibles pouvant constituer des

problmes dans certaines zones. La couverture dune BS est trs limite cause de contraintes

strictes imposes sur la puissance de radiation. La raison la plus importante amenant les

oprateurs lutilisation de la bande ISM 2.4 GHz est lie au faible prix de lquipement.

Mais aussi le manque de bandes avec licence pousse les oprateurs lutilisation de bandes

sans licence. Le tableau 4.1 illustre les caractristiques typiques des systmes larges bandes

WiMAX dans diffrentes bandes de frquences.

Le choix des ressources spectrales est une tape importante pour assurer le succs du

dploiement le dun rseau WiMAX. Loprateur doit tenir compte de plusieurs facteurs pour

effectuer son choix :

3.3.4 Les spcifications de la norme

La figure ci-dessous montre lallocation mondiale des frquences pour lusage des rseaux


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3.5.1.4 Le modle MMDS (LS)

Ce modle classique propos se base sur l'quation de pathloss suivante :

(dB) [3.7]

d0: La distance de rfrence gale 100 m

n: exposant d'affaiblissement

X : Variable alatoire de distribution log-normale ;

Antenne de rception LOS NLOS

hauteur Type N (dB) n (dB)

5.2 m Directionnelle 1.7 3.1 4.1 12.6

5.2 m Omni 2.1 3.5 4.2 10.5


10.4 m Omni 2.6 4.6 3.3 10.1


16.5 m Omni 2.4 3.4 2.7 9.4

Tableau 3.4 des paramtres du modle de propagation MMDS

3.5.1.5 Le modle du "Street Canyon"

Le modle de Walfish-Ikegami inclut l'effet de diffraction, par consquent il est plus raliste.

Ce modle est dcrit par la formule suivante :

[3.8]

Avec

ht: Hauteur de la station de base

hr: Hauteur de la station de base

f: Frquence en GHzd : distance en Km

3.5.1.6 Effet de la diffraction

La prsence dun obstacle engendre des pertes supplmentaires entre l'metteur et le

rcepteur. La perte est approxim par la formule suivante issue de (Knife-Edge diffraction)

[3.9]


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Ci-dessous nous avons prsent le diagramme de dimensionnement du nombre des stations de

base WIMAX par zone.

Figure 3.4 : diagramme de dimensionnement de la couverture

Dbut

Bilan de liaison

Choix du modle

de propagation

Modle dErceg Modle cost 231hata

Modle SUI

Choix du typede terrain

Rural

Entrer paramtres :Frquence dmission, hauteur BS,

Hauteur SS surface couvrir

Urbain Sub-urbain

Rsultat :Rayon de couverture, surface de la cellule

Nombre des cellules ncessaires


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Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons abord les principes de la planification radio (modles de

propagation, bilan de liaison...). Nous avons prsent, aussi, les concepts de base de

dimensionnement dun trafic dune zone donne. Nous pouvons dduire partir de ce chapitre

que la prdiction de la couverture et le dimensionnement du trafic sont deux tapes

essentielles et complmentaires pour la dtermination du nombre des quipements ncessaires

pour le dploiement dun rseau WiMAX.


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Chapitre 4 : Etude de cas

4.1 Introduction

Ce travail de recherche suppose un dploiement du rseau WiMAX dans certaines rgions de

la Grande Comores : Bambao, Hamahamet et Mitsamihouli. L'Union des Comores,

anciennement Rpublique fdrale islamique des Comores est un pays d'Afrique situ au nord

du canal du Mozambique dans l'ocan Indien. Larchipel dune superficie de 1862 Km2

comprend les iles, Grand comores (Ngazidja, 1024 km2), Mohli (Mwali, 211 km2) et

dAnjouan (Nzwani, 424 km2). Il comporte en outre une quatrime ile, Mayotte qui est sous

dpartements franaise. Les iles sont peu distant les unes des autres (moins de 75kilometres)

et sont entoures des nombreux Ilots et des massifs coralliens. Les rgions de Bambao et

Mitsamihouli sont supposs tre respectivement des rgions urbaines et suburbaines, tandis

que Hamahamet est suppos tre une rgion rurale.De la population de chaque rgion, nous

fournissons une estimation du nombre prvu de clients et de leurs exigences de densit de

donnes. Le nombre de stations de base et la densit des donnes ncessaires constituent les

principaux lments dans la planification du rseau mobile WiMAX de bout en bout.

4.2 Dimensionnement de lInterface Radio WiMAXCette section prsente le dimensionnement de la partie radio du rseau. Les paramtres qui

sont considrs incluent l'estimation des attentes des utilisateurs, la densit de population dans

la zone de dploiement, l'attribution du spectre, l'analyse du bilan de liaison, les

configurations des antennes, et de l'conomie de rutilisation des frquences. Le principal

rsultat de la phase de dimensionnement est d'arriver une estimation du nombre de stations

de base ncessaires pour couvrir une zone donne, de dterminer les exigences pour la

couverture, la capacit et la qualit de service et d'estimer le volume de trafic pris en charge

par station de base.

Les principaux aspects que l'oprateur doit prendre en considration lors de la planification

pour dployer une technologie mobile WiMAX est la dmographie. Les donnes

dmographiques comprennent la densit de population et la croissance dmographique dans

une rgion donne, la rpartition des groupes d'ge parmi la population, et la proportion de la

densit des mnages. Ce travail de recherche suppose que les rgions dmographiques sont

divises en zones urbaines, suburbaines et rurales. Le tableau 1 prsente les facteurs
http://fr.wikipedia.org/wiki/Afriquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Canal_du_Mozambiquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Oc%C3%A9an_Indienhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Oc%C3%A9an_Indienhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Oc%C3%A9an_Indienhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Canal_du_Mozambiquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Afrique


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Les utilisateurs occasionnels : Ce sont les utilisateurs qui ont besoin d'accs internet pour utiliser des services haut dbit (navigation web, les services de donnes

oriente), mais ne sont relis au rseau que quelques heures dans une journe.

Chacune des catgories d'usagers a des exigences diffrentes en terme de densit de donnes.

Il est prvu que les utilisateurs professionnels et hauts gamme se trouvent principalement dans

les zones urbaines tandis que usagers occasionnels sont principalement situes dans la zone

rurale.

L'tude suppose que les services que demandent les utilisateurs sont conformes aux services

et applications que propose le rseau WiMAX. Le Tableau 4.4 dfinit les services WiMAX.

Class description Type dApplication Dbit requis

Jeux interactifs Jeux interactifs 50 - 85 kbps

VoIP, Vido

confrence

VoIP, 4 - 64 kbps

Vidophone 32 - 384 kbps

Flux de media

Music/Speech 5 - 128 kbps

Clips Vido 20 - 384 kbps

Films streaming > 2 Mbps

technologie de

lInformation

Messages instantans < 250 byte messages

Navigation Web > 500 kbps

Email (avec pice jointe) > 500 kbps

Tlchargements du

contenu des medias

Donnes en vrac et films > 1 Mbps

peer-to-peer > 500 kbps

Tableau 4.4 : Les services WiMAX

Le tableau 4.4 prsente galement les caractristiques des services de donnes que l'oprateur

peut offrir. Les services de donnes dans cette tude se rfrent aux services de donnes

mobiles qui sont bass sur l'architecture IP. Les services de donnes sont supposes tre

orientes connexion et ayant des caractristiques interactives.

Afin d'estimer la densit des donnes requises par l'utilisateur final dans les trois rgions, le

niveau d'activit l'heure de pointe la plus charge de la journe (PBH) doit tre dfini et

assum par l'oprateur.


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comment dterminer le nombre de stations de base pour couvrir une rgion. Le nombre de

stations de base qui peut tre dployes sur le spectre dpend de l'oprateur. Mais avant de

nous embarquer dans la dtermination de la capacit et le nombre de stations de base, il est

important de calculer le bilan de liaison.

4.2.2 analyse du bilan de liaison

Le bilan de liaison est utilis pour dterminer la couverture ou la plage dune station de base

unique. Un bilan de liaison est la somme de la perte et le gain de la puissance du signal

mesure qu'il traverse les diffrentes composantes sur le chemin de l'metteur vers le rcepteur.

Le bilan de liaison permet de dterminer la puissance d'mission ncessaire capable de

surmonter les pertes dans le milieu de transmission afin que la puissance de rception soit

suffisante pour la rception du signal.En consquence du bilan de liaison, la puissance derception est nettement suprieure la puissance du bruit, et le taux d'erreur bits cibles peut

tre ralis.Le bilan de liaison dtermine le rayon maximal thorique de cellules de chaquestation de base et se compose de deux types de composants:

Des composants au niveau du systme qui comprennent la sensibilit du rcepteur, leniveau de puissance et l'efficacit de modulation. Ces composants ne varient pas

sensiblement selon les diffrentes bandes de frquence.

Des composants connexes Non-systme qui devraient varier selon les diffrentesfrquences. Ces composants incluent:

Perte de Chemin : c'est la perte de propagation du signal et cette perte dpend de la

frquence. Plus la frquence est plus leve et plus loin le signal ira. En prsence d'obstacles,

les signaux haute frquence ne peuvent pas pntrer les obstacles et exigent des conditionsLOS privilgies pour assurer un fonctionnement efficace dans les zones de couverture.L'environnement physique :la prsence de btiments et autres structures artificielles ont un

effet significatif sur les pertes introduites la bande de frquence utilise. Par exemple, des

signaux de frquence plus leve perdent considrables de puissance lors de la rencontre des

surfaces de bton et de mtal. Cela souligne la ncessit de prendre en compte des pertes

introduites par ces structures dans le bilan de liaison.


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La perte du cble :a un impact sur les cas o la station de base est la tour mont. Dans ce

cas, la perte du cble augmente avec la frquence.

La marge d'ombre : Le terrain et les objets artificiels ont un impact significatif sur la

variation de la puissance du signal et donc une marge supplmentaire doit tre ajout la

perte de trajet pour atteindre la probabilit de couverture dsire.

Le tableau suivant prsente les paramtres du bilan de liaison pour le dploiement de la bande

de frquence 2.5GHz dans les zones rurales, avec une bande passante du canal de 10 MHz,

une mthode de duplexage TDD et 30MHz de spectre.


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paramtrescenario extrieur dun mobile de poche

NotesLiaison descendante Liaison montante

Puissance la sortie

de lamplificateur43.0 dB 27.0 dB A1

Nombre d'antennesd'mission (en

supposant que 1 2

SIMO stations de

base)

2 2 A2

Gain de l'antenne 18 dBi 0 dBi A3

pertes de l'metteur 3.0 dB 0 dB A4

Puissance isotrope

rayonne quivalente66 dBm 27 dBm A5 = A1 + 10log10(A2) + A3 - A4

bande passante du

canal10MHz 10MHz A6

Nombre de sous-

canaux30 35 A7

Niveau de bruit du

rcepteur-104 dBm -104 dBm A8 = -174 + 10log10(A61e6)

Facteur de bruit du

rcepteur8 dB 4 dB A9

SNR requis 0.8 dB 1.8 dB A10gain de sous

canalisation0 dB 12 dB A11 = 10log10(A7)

Dbit de donnes par

sous-canal (kbps) 151.2 34.6 A12

La sensibilit du

rcepteur (dBm) -95.2 -110.2 A13 = A8 + A9 + A10 - A11

Gain de l'antenne du

rcepteur

0 dBi 18 dBi A14

Gain du systme 156.2 dB 155.2 dB A15 = A5A13 + A14

Marge dombre 10 dB 10 dB A16

Perte due aux

btiments0 dB 0 dB A17

Marge de liaison 160 dB 151.64 dB A18 = A15A16 - A17

Rayon de la cellule1.86 km (urbain),

2.26 km (rural)

Utilisation du model COST231

Hata

Tableau 4.6 : Tableau du Bilan de liaison


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4.3.2 Structure dtaille de loutil

Le module de planification de la couvertureCe module permet dtablir le bilan de liaison dune cellule donne. Il permet aussi de

calculer le nombre des sites ncessaires pour la couverture dune zone donne.

Figure 4.4 : Modlisation du module planification de la couverture

Ce module doit tenir compte de plusieurs paramtres pour grer les rsultats de prdiction.

Pour faciliter lutilisateur de lapplication, la mise en place une Base des donnes contenant

les donnes de planification est importante.

Module de dimensionnement de la capacit :Ce module permet de calculer le dbit moyen par abonn. Il aide aussi prvoir le nombre

des stations de base pour servir une zone

Figure 4.5 : Modlisation du module dimensionnement de la capacit

Sensibilit minimal

Distance maximale

Nombre des sites

Niveau de puissance

Base des donnes Donnes de planification

Planification de

la couverture

Paramtres Emetteur

Paramtres Rcepteur

Paramtres de lOFDM

Paramtres Morphologiques

Planification de

la capacit

Dbit moyen par site

Dbit moyen par

abonn

Nombre des sites

Dbit par service par classe

dabonns

Taux de contention par

service

Donnes dmographiques


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Figure 4.8 : Ecran daccueil de planification

Importation de la carte contenant la zone de couverture

Apres avoir tlcharg la carte des iles comores, jai choisi une rgion de la grande comores

pour assurer la couverture. Cette rgion est connue sous le nom de Hamahamet dont Mbeni

est la capitale. Notre carte est enregistre dans un rpertoire se trouvant dans mes document et

portant le nom de mapcomores .

Mais avant dimporter la carte, paramtrons la afin quAtoll puisse la prendre en compte. Etpour cela procdons comme suit :

Cliquez sur le menu Tools / option sur la fentre qui saffiche cliquez sur le menu droulante

projection la fentre cordinate Systems saffiche cliquez ensuite sur le menu droulante

find in choisissez WGS84 UTM zones

Figure 4.9 : Importation de la carte a


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Figure 4.12 Importation de la carte d:

Fermez la fentre option en validant par ok.

Pour importer la carte cliquez sur file / import cherchez lemplacement o se trouve la carte

puis validez. La fentre suivante saffiche puis cochez Embed in document puis validez par

Import.

Figure 4.13 : Importation de la carte e


93/105


Figure 4.14 : carte de la grande comore

Apres avoir import la carte, nous pouvons localiser avec prcision la zone couvrir qui est

de 93km2.

Figure 4.15 : zone de Hamahamet


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Figure 4.20 : paramtrage des antennes

Une fois les champs remplis, validez avec Appliquer puis quitter par OK.

Pour importer les sites dans la zone couvrir, cliquez sur loutil hexagonal design de la

barre doutils

Avec la souris, tracer la zone couvrir en faisant des clics droit aux extrmits des la zone de

faon avoir une ligne ferme. Une fois que le trac est ferm, la couverture se fait dune

manire automatique.


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Figure 4.21 : zone couverte sans optimisation

4.3.2.4 Calcule de prdiction de la couverture

Il existe plusieurs types de prdiction. Dans notre tude on sintresse la prdiction par

niveau de signal. Pour calculer la prdiction on procde ainsi :

Clic droit sur 1 puis cliquez sur 2 slectionnez 3 valider avec 4 quittez la fentre avec 5

Figure 4.22 : couverture par niveau du signal

Clic droit sur 1 puis cliquez sur 2 et la prdiction saffiche

32

1

4

5


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100/105


101/105


102/105


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Abbreviations

3G : 3rdGeneration

3GPP 3rdGeneration Partnership Project

AAA Authentication Authorisation and Accounting

AMC Adaptive Modulation and Coding scheme

AP Access Point

ASN Access Service Network

ASN-GW Access Service Network Gateway

ASP Application Service Provider

AWS Advanced Wireless Services

BE Best Effort

BER Bit Error Rate

BPSK Binary Phase Shift Keying

BS Base Station

BTS Base Transceiver Station

CDMA Code Division Multiple Access

COTS Commercial Off The Shelf

CPE Customer Premises Equipment

CSN Connectivity Service Network

DCF Distributed Coordination Function

DHCP Dynamic Host Control Protocol

DNS Domain Name System

DL Downlink

DSCP Differential Service Code Points

DSL Digital Subscriber Line

E1 E-carrier level 1, a Europian communication standard for 2Mbps

EAP Extensible Authentication Protocol

ert-PS extended real time Polling Service

FDD Frequency Division Duplex

FTP File Transfer Protocol

FUSC Fully Used Subcarrier

Gbps Gigabit per secondGPRS General Packet Radio Service


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GRE Generic Routing Encapsulation

GSM Global System for Mobile Communication

GTP GPRS Tunnelling Protocol

HA Home Agent

HSPA High Speed Packet Access

HSUPA High Speed Uplink Packet Access

HSDPA High Speed Downlink Packet Access

HSS Home Subscriber Server

ICT Information and Communications Technology

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IP Internet Protocol

IMS IP Multimedia Subsystem

ITU International Telecommunications Union

kbps kilobit per second

LAN Local Area Network

LTE Long Term Evolution

MAC Medium Access Control layer

MAN Metropolitan Area Network

Mbps Megabit per second

MIMO Multiple In Multiple Out

MPEG Moving Picture Expert Group

MS Mobile Station

MIP Mobile IP

NAP Network Access Provider

NAPT Network Address Port Translation

NAT Network Address Translation

NLOS Non Line of Sight

NMS Network Management System

NRM Network Reference Model

NSP Network Service Provider

nrt-PS non real time Polling Service

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple AccessPBH Peak Busy Hour


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