Les réseaux WMAN Encadré par: Pr Mrabti Réalisé par: El Arbi Halima Rouzak Mariem Zoumhane Fatimazahra Ahouari Mohamed Encadré par: Pr Mrabti 2

Plan Introduction WIMAX HIPERLAN3 (HIPERACCESS) La technologie WIMAX Architecture du réseau WiMAX Etude des couches La qualité de service (QoS) HIPERLAN3 (HIPERACCESS) Introduction Caractéristiques d’Hiperaccess Les bandes de fréquences pour Hiperaccess Architecture Les couches d’HIPERLAN 3 La qualité de service (QoS)

Introduction generale: Le réseau métropolitain sans fils (WMAN pour Wireless Metropolitan Area Network) est connu sous le nom de Boucle Locale Radio (BLR). Les WMAN sont basés sur la norme IEEE 802.16. La boucle locale radio offre un débit utile de 1 à 10 Mbit/s pour une portée de 4 à 10 kilomètres, ce qui destine principalement cette technologie aux opérateurs de télécommunication.

WIMAX(802.16)

 La technologie WIMAX Le WiMAX (World Interoperability for Microwave Access) a été créé pour permettre la convergence et l'interopérabilité entre deux standard de réseaux sans fil auparavant indépendant Le WiMAX est une initiative développée et soutenu par le consortium WiMAX Forum qui rassemble plus de 200 industriels comme : AT&T Wireless, Intel, Fujitsu Microelectronics America, Alcatel, Motorola, Nokia, Siemens Mobile, France Télécom etc.

 La technologie WIMAX 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. 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.

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.

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. 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.

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.

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.

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 Recommander dans le cas où l'utilisateur n'est pas trop éloigné de la station de base. 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. Il est recommandé aux utilisateurs éloignés de la Station de base. Les terminaux mobiles : Handset est un terminal d'abonné semblable à un téléphone mobile. Il permet de se connecter au réseau WiMAX tout en étant mobile à une vitesse pouvant atteindre 120 Km/h.

Etude des couches La couche physique ou WIMAX-PHY: 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. 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.

OFDMA: Le principe de l'OFDMA est de répartir sur un grand nombre de sous-porteuses les données numériques que l'on veut transmettre, ce qui induit, pour un même débit global, un débit binaire beaucoup plus faible sur chacun des canaux de transmission ; la durée de chaque symbole est ainsi beaucoup plus longue (66.7 µs pour le LTE) que s'il n'y avait qu'une seule porteuse. Cela permet de limiter les problèmes d'interférences inter-symboles et de fading (forte atténuation du signal) liés aux « chemins multiples de propagation » qui existent dans les liaisons radio de moyenne et longue portées car quand le débit binaire sur une porteuse est élevé, l'écho d'un symbole arrivant en retard à cause d’une propagation multi-trajets perturbe le ou les symboles suivants.

OFDMA: La figure suivante décrit l'utilisation des sous porteuses : celles en noir, en vert et bleu (les plus nombreuses) transportent les données des utilisateurs, celles en rouge, les informations de synchronisation et de signalisation entre les 2 extrémités de la liaison radio.

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. 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.

Les sous-couches couche MAC 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.

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.

La qualité de service (QoS) 4 classes de services : Unsolicited Grant Services (UGS) Flux en temps réel, taille fixe, intervalle régulier Real-time Polling Services (rtPS) Flux en temps réel, taille variable, intervalle irrégulier (vidéo) Non-Real-time Polling Services (nrtPS) Flux tolérant des délais, taille variable, taux de transfert minimum (FTP) Best Effort (BE) Flux sans garantie (navigation sur Internet)

HIPERLAN 3 (HIPERACCESS)

INTRODUCTION Hiperaccess est un réseau d'accès radio Outdoor, à haute débit, offrant une liaison radio fixe dans les locaux des clients (d'autres technologies telles que HIPERLAN2 pourrait être utilisé pour la distribution dans les locaux). Hiperaccess permettra a un opérateur de déployer rapidement un réseau d'accès à large bande étendu et à fournir Une connexion aux ménages résidentiels et les petites entreprises. HIPERLINK est utilisée en interne dans le bâtiment, HIPERLAN est utilisé comme base locale.HIPERLINK sont utilisés pour compléter l’infrastructure sans fils et de relier le point d'accès de HIPERLAN au serveur et à Hiperaccess.

La figure montre un exemple de la façon dont les trois catégories de réseaux pourraient être déployés dans un environnement commercial et domestique. Hiperaccess fournit les moyens d'atteindre les locaux du client.

Caractéristiques d’Hiperaccess: -Haut débit fixe (> 25 Mbit / s) accès radio -Topologie point à multipoint -produits interopérables -Focus sur le marché de masse (PME et Particuliers) -Faible coût, bon rapport coûts / performance -Optimisé pour l’accès radio -efficacité en spectre -symétrique ou trafic asymétrique -En concurrence avec fibre ou xDSL et modems câble

Les bandes de fréquences pour Hiperaccess Les fréquences supérieures à 20 GHz Focus sur : 40,5-43,5 GHz 31,8-33,4 GHz Autres groupes 24,5 à 26,5 GHz 27,5-29,5 GHz 31,0-31,3 GHz (TDD) 37,5-39,5 GHz

Architecture Grande variété de services - Les deux QoS et meilleur effort. - Accès Internet, connexions LAN-LAN - Téléphonie IP , vidéoconférence - Backhaul avec les systèmes mobiles (UMTS, GPRS)

Architecture Les points d'accès ont un support intégré pour assurer le service d’ attribution automatique des fréquences de transmission dans la zone de couverture de l'AP. Ceci est réalisé par la fonction de sélection dynamique de fréquence (DFS). Un canal radio approprié est sélectionné sur la base de minimiser les interférences avec l'environnement et est ce que les canaux radio sont déjà utilisés par d'autres AP. Ainsi, la planification manuel des fréquences n’est pas nécessaire comme dans les réseaux cellulaires tels que le GSM.

Les couches d’HIPERLAN 3

La couche physique La couche physique de la norme HIPERLAN3 utilise la méthode de multiplexage par modulation OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). La modulation et le codage adaptatifs: Downlink: modes PHY 4different Mode 1: QPSK code Conv (1/2) + Reed Solomon Mode 2: QPSK Reed Solomon Mode 3: 16-QAM Reed Solomon Mode 4: 64-QAM Reed Solomon Uplink: trois modes différents PHY Mode 2 QPSK Reed Solomon Mode 3 16-QAM Reed Solomon Pic débit binaire jusqu'à ~ 100 Mbit / s

LA COUCHE DLC La couche DLC (Data Link Control) fait le lien entre les PA et les TM. Elle inclut les fonctions d’accès au média, de transmission et de gestion de connexion. En fait, la couche DLC est constituée de plusieurs sous-couches : ~ La couche MAC (Medium Access Control) : Le protocole MAC permet l’accès au média et est basé sur la technique d’accès au média TDMA/TDD (Time Division Multiple Access/Time Division Duplexing). ~ La couche EC (Error Control) :Le mécanisme de contrôle d’erreur est utilisé pour augmenter la fiabilité de la liaison radio. Pour chaque PDU, un contrôle d’erreur a lieu, toute erreur entraînant la retransmission du paquet. ~ La couche RLC (Radio Link Control) à laquelle sont associées les entités de signalisation suivantes : DCC (DLC Connection Control), RRC (Radio ressource Control) et ACF (Association Control Function)

LA COUCHE CONVERGENCE: La couche convergence a deux rôles principaux : - Adapter les demandes de services des couches hautes aux services offerts par la couche DLC . - Convertir les paquets provenant des couches supérieures (SDU : Service Data Unit), de taille variable ou occasionnellement fixe, en une taille fixe utilisée dans la couche DLC .

Qualité de service (QoS) De part la nature orientée connexion d’HIPERLAN, le support de la QoS fut naturellement implémenté. A chaque connexion peut être affectée une QoS spécifique (en terme de bande passante, délai, gigue, taux d’erreur…). Il est également possible d’utiliser une approche plus simpliste où chaque connexion se voit attribuer un niveau de priorité relativement aux autres connexions. La juxtaposition du support de La QoS et des débits très élevés facilitent la transmission simultanée de plusieurs types de flux de données (voix, vidéo, données).