Projet WiMAX Déploiement

SR04 – Automne 2010

Aren KOLANCI - Pierre-Eric OUDIN - Laura WOBETO

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Sommaire Table des Illustrations ............................................................................................................................. 2

Introduction ............................................................................................................................................. 3

Qu’est-ce que le WiMAX ? ............................................................................................................... 3

Quels objectifs pour cette technologie ? ........................................................................................ 3

Principe de fonctionnement et usages.................................................................................................... 4

Le WiMAX dans le modèle OSI ............................................................................................................ 4

Couche Physique ............................................................................................................................. 4

Couche MAC .................................................................................................................................... 4

Principe de fonctionnement du WiMAX ............................................................................................. 4

Usages du WiMAX ............................................................................................................................... 7

Réseau de collecte/transport : BACKHAULING ............................................................................... 7

Desserte ........................................................................................................................................... 7

Exemples : ........................................................................................................................................ 7

WiMAX vs. WiFi : complémentaires ou antagonistes ? ........................................................................... 8

Quelques rappels sur le WiFi ............................................................................................................... 8

Différences entre ces technologies ..................................................................................................... 9

Avantages du WiMAX .......................................................................................................................... 9

Installations WiMAX .............................................................................................................................. 11

Normes & réglementations ............................................................................................................... 11

Constructeurs .................................................................................................................................... 12

QoS & Sécutrié....................................................................................................................................... 15

QoS .................................................................................................................................................... 15

Sécurité .............................................................................................................................................. 17

Opérateurs et offres pour le WiMAX .................................................................................................... 19

Licences et couverture ...................................................................................................................... 19

Offres concurrentielles ...................................................................................................................... 20

Conclusion sur le WiMAX. ..................................................................................................................... 21

Bibliographie.......................................................................................................................................... 22

2

Table des Illustrations

Figure 1 – De la station de base jusqu’au terminal utilisateur ................................................................ 5

Figure 2 – Lien BS/ BACKHAUL zone rurale ............................................................................................. 5

Figure 3 - Interconnexions ....................................................................................................................... 5

Figure 4 - Point à point / Multipoint ........................................................................................................ 6

Figure 5 - Distance d'émission/réception wifi /wimax ............................................................................ 8

Figure 6 - Tableau comparatif WiFi/WiMAX 2007 ................................................................................ 10

Figure 7 -Relations entre largeur de canal, débit, tailel de la cellule et ligne de vue. .......................... 11

Figure 8 - Exemple d’antenne utilisateu (boîtier blanc carré). .............................................................. 14

Figure 9 Exemple d'antenne "station de base" (BS) .............................................................................. 14

Figure 10 - Subscriber station ................................................................................................................ 15

Figure 11 - dialogue entre Suscriber Station et Base Station pour l’établissement d’un circuit .......... 16

Figure 12 - Carte des déploiements par titulaire de License en 2008 ................................................... 19

Figure 13 - Offres Wimax au 13/11/2010 .............................................................................................. 20

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Introduction

Notre sujet est une veille technologique portant sur le WiMAX et s’axant plus particulièrement sur le

déploiement de cette norme réseau encore peu connue du grand public. Après un bref rappel sur les

tenants et aboutissants de cette technologie et quelques schémas explicatifs sur son

fonctionnement, nous verrons les différences qu’il y a entre WiMAX le WiFi et les applications qui y

sont associées. Nous verrons enfin les différents opérateurs actuels qui font l’exploitation du WiMAX

et les offres concurrentielles associées ainsi que le niveau de couverture pour cette norme.

Qu’est-ce que le WiMAX ?

WiMAX est l'abréviation pour Worldwide Interoperability for Microwave Access. Il s'agit d'un

standard de réseau sans fil métropolitain créé par les sociétés Intel et Alvarion en 2002 et ratifié par

l'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer) sous le nom IEEE-802.16.

Plus exactement, WiMAX est le label commercial délivré par le WiMAX Forum aux équipements

conformes à la norme IEEE 802.16, afin de garantir un haut niveau d'interopérabilité entre ces

différents équipements. Les équipements certifiés par le WiMAX Forum peuvent ainsi arborer le logo

suivant :

Quels objectifs pour cette technologie ?

L'objectif du WiMAX est de fournir une connexion internet à haut débit sur une zone de couverture

de plusieurs kilomètres de rayon. Ainsi, dans la théorie, le WiMAX permet d'obtenir des débits

montants et descendants de 70 Mbit/s avec une portée de 50 kilomètres. Le standard WiMAX

possède l'avantage de permettre une connexion sans fil de milliers d'abonnés sur une station sans

que celle-ci soit forcément en « ligne de vue » (LOS : Line Of Sight).

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Principe de fonctionnement et usages

Le WiMAX dans le modèle OSI

La technologie WiMAX concerne les couches 1& 2 du modèle OSI, c’est à dire la couche Physique (1)

et la couche MAC (2) (ou liaison de données).

Couche Physique

Dans sa 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. Le standard 802.16e prévoit aussi l'utilisation de la technologie MIMO (Multiple-Input Multiple-Output.

Couche MAC

Mise en place d’un algorithme d’ordonnancement pour l’allocation des ressources d’accès aux

stations. Nous reviendrons sur ce point lorsque nous aborderons la qualité de service.

Principe de fonctionnement du WiMAX

Du point de vue technique, le fonctionnement du WiMAX tourne autour de la notion de station de

base (BTS), c'est-à-dire l'antenne centrale chargée de communiquer avec les antennes d'abonnés

(subscribers antennas). On parle ainsi de liaison point-multipoints et non plus uniquement point-par-

point (ppp) pour désigner le mode de communication du WiMAX.

Ces antennes centrales sont en liaison directe avec un collecteur appelé « backhaul » dans le jargon,

qui sert de dorsale reliée à internet.

La notion point à point se retrouve lors des communications entre les BTS le backhaul.

Contrairement aux technologies de desserte où les ondes sont généralement émises dans un secteur

de quelques dizaines de degrés d’angle d’ouverture, voire dans toutes les directions, le faisceau

hertzien est caractérisé par des ondes dirigées entre deux stations (liaison point-à-point). Ceci

permet d’augmenter les débits (jusqu’à quelques dizaines de Mbit/s) et la portée (plusieurs dizaines

de kilomètres), pour une même puissance d’émission.

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Figure 1 – De la station de base jusqu’au terminal utilisateur

Possibilités d’interconnexion avec l’existant Figure 3 - Interconnexions

Figure 2 – Lien BS/ BACKHAUL zone rurale

6

Dualité point à point / Point multipoint :

Figure 4 - Point à point / Multipoint

Ici une station de base liée au réseau backbone en fibre optique joue le rôle du backhaul hertzien.

Cette station est en communication point par point avec les deux autres stations du schéma de la

figure 4.

En revanche la zone de couverture de chaque antenne de base assure une communication point-

multipoints avec les utilisateurs finaux.

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Usages du WiMAX

Réseau de collecte/transport : BACKHAULING

C’est la liaison des hotspots Wi-Fi à Internet non pas par des dorsales filaires (ADSL notamment),

mais par une dorsale hertzienne.

Ici, seuls les équipements de réseau sont WiMAX, et le marché est orienté vers les opérateurs.

Desserte

C’est le déploiement de « hotzones » (plus large couverture) et non plus hotspots, déployées sous

technologie WiMAX.

On doit ici imaginer des terminaux (ordinateurs, PDAs, téléphones) WiMAX, et en particulier des

puces à la fois Wi-Fi et WiMAX pour communiquer avec les points d’accès. Le marché est ici plutôt

orienté utilisateurs.

Exemples :

Couvertures classiques de hotzones : zones d'activité économique, parcs touristiques...

Déploiements temporaires : chantiers, festivals, infrastructure de secours sur une

catastrophe naturelle.

Offres triple play pour les opérateurs télécoms: données, voix, vidéo à la demande.

Sécurité maritime et sécurité civile.

Métrologie, télémesures…

8

WiMAX vs. WiFi : complémentaires ou antagonistes ?

Le WiMAX ce n’est pas le « WiFi » grande distance comme on pourrait le penser au premier abord.

Quelques rappels sur le WiFi Nous n’allons pas ré-expliquer le fonctionnement du wifi ici mais simplement faire quelques rappels et regarder ce qui différencie ces deux technologies. Wi-Fi (Wireless Fidelity) est une technique de réseau informatique sans fil mise en place pour fonctionner en réseau interne et, depuis, devenue un moyen d’accès à haut débit à Internet. Il est basé sur la norme IEEE 802.11 Grâce au Wi-Fi, il est possible de créer des réseaux locaux sans fil à haut débit. Dans la pratique, le Wi-Fi permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des assistants personnels (PDA), des objets communicants ou même des périphériques à une liaison haut débit :

de 11 Mbit/s théoriques ou 6 Mbit/s réels en 802.11b. de54 Mbit/s théoriques ou environ 25 Mbit/s rééls en 802.11a. ou de 802.11g et 300 Mbit/s théoriques pour le 802.11n en version draft 2.0.

Sur un rayon de plusieurs dizaines de mètres en intérieur (généralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mètres). Dans un environnement ouvert, la portée peut atteindre plusieurs centaines de mètres. Les fournisseurs d’accès à Internet commencent à irriguer des zones à forte concentration d’utilisateurs (gares, aéroports, hôtels, trains…) avec des réseaux sans fil connectés à l’Internet. Ces zones ou point d’accès sont appelées bornes Wi-Fi ou points d’accès Wi-Fi et en anglais « hot spots », pour le WiMAX on parlera plutôt de « hotzones ».

Figure 5 - Distance d'émission/réception wifi /wimax

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Différences entre ces technologies Avec des débits sept fois supérieurs et une portée d’environ 50 kilomètres, le Wimax peut apparaître pour certains comme un concurrent de choc pour la technologie Wifi. Cependant, ce n’est pas le cas pour l’instant, leur technologie respective étant utilisée avec une finalité différente : le Wimax pour les communications et le WiFi pour les diffusions. D’autres différences existent entre ces deux technologies. Le WiMAX, contrairement au WiFi, n’est pas adapté aux réseaux locaux. Utiliser le WiMAX pour des réseaux locaux, c’est comme relier une maison à une autoroute, ce n’est pas fait pour ! Le WiFi est moins sujet aux interférences et il facilite les communications car son spectre de fréquences étant plus bas, il rend les obstacles comme les murs moins difficiles à franchir. Le WiMAX qui reste encore un nouvel arrivant sur le marché est surtout utilisé pour l’instant pour servir d’alternative à Internet dans certaines régions rurales mal désservies.

La multiplicité des bandes de fréquences, des différents débits exploités, de l'étendue des couvertures et d'applications envisageables représente le principal écueil que doit affronter le commentateur : selon différents points de vue, le WiMAX est tour à tour, un simple prolongement du Wi-Fi, le cœur de réseau du Wi-Fi, voire encore, la convergence du Wi-Fi et du réseau cellulaire de troisième génération (UMTS, dite « 3G »). Sachez que sur les 13 canaux possibles, Wifi ne permet de disposer que de 3 canaux disjoints. En revanche, Wimax public est réparti sur trois plages de fréquences. De 5,15 à 5,25 MHz, les fréquences sont dédiées à l’intérieur. Les plages 5,25 à 5,47 sont libres (pour intérieur et extérieur) mais de faible puissance. Les fréquences 5,47 à 5,75 Mhz sont réservées à l’extérieur avec 11 canaux disponibles. Ceci permet d’éviter les congestions encore mieux qu’en Wifi.

Avantages du WiMAX

Le WiMAX permet de véhiculer des informations sur de longues distances (environ 20 Km pour une borne) et ce par la voie des airs, ce qui rend aisée l'installation de tels réseaux. Sa configuration la plus commune serait d'être montée sur un bâtiment ou une tour afin de diffuser le réseau aux autres bâtiments et maisons... En effet, le WiMax fonctionne tout comme le Wifi à partir des ondes radios (notamment grâce à la modulation de fréquence) émises par des bornes WiMAX. Ces ondes venant de la borne sont réceptionnées par la carte réseau WiMAX, puis le code reçu est interprété par l’ordinateur. En Wi-Fi, la couche MAC (Media Access Control) est basée sur la méthode d'accès CSMA/CA, qui a l'inconvénient de ne pas pouvoir garantir de QoS (Quality of service). En effet, le trafic de chaque station peut être perturbé par les autres stations, qui peuvent prendre la main sur la voie radio de façon aléatoire. Cela pose problème pour les applications temps-réel comme la Voix sur IP (VoIP).

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La couche MAC du WiMAX résout ce problème par un algorithme d'ordonnancement qui alloue des ressources d'accès à chaque station. Ainsi, le réseau peut contrôler les paramètres de QoS en répartissant dynamiquement l'allocation des ressources radio entre les stations, en fonction des besoins des applications. La bande passante offerte à chaque station peut être réduite ou augmentée, mais elle reste attribuée à la station. Cela permet à la fois de garantir la stabilité de l'accès en cas de surcharge, et d'optimiser la bande passante disponible. Le WiMax permet enfin d'équiper les zones isolées en matière de haut débit ou jugées peu rentables par les FAI (Fournisseurs d'accès Internet) et ainsi étendre un peu plus la toile. A noter que cela profitera également aux FAI qui vont augmenter leur chiffre d'affaires avec de nouveaux abonnés. Voici un comparatif sous forme de tableau datant de 2007 pour ces 2 technologies :

Figure 6 - Tableau comparatif WiFi/WiMAX 2007

Cependant n’oublions pas : Le Wimax est une technologie de MAN (réseau métropolitain), pas de

LAN (réseau local). Comparer le Wimax et le Wi-Fi, c'est un peu comparé Frame Relay/MPLS et

Ethernet.

Le Wimax est intéressant pour la couverture radio qu'il fournit, mais est trop compliqué, trop cher et

demande trop de puissance pour des déploiements sur des réseaux locaux.

On peut néanmoins dire que ces 2 technologies cohabiteront et même se compléteront.

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Installations WiMAX

Normes & réglementations

WiMAX réunit donc plusieurs standards, tous à des états d'avancement différents, qui sont autant

d'axes de travail du groupe IEEE 802.16.

Un des objectifs fondateurs du WiMAX Forum est la volonté d'interopérabilité. Cet objectif est

obtenu grâce à la normalisation et la certification qui représentent un des enjeux majeurs du

WiMAX, à l'instar du succès obtenu par le Wi-Fi. WiMAX est défini pour exploiter une gamme de

fréquences allant de 2 à 66 GHz - dans laquelle d'autres modes de transmission existent comme le

Wi-Fi - autorisant des débits, des portées et des usages variés.

Certaines contraintes techniques, inhérentes aux technologies radio, limitent cependant les usages

possibles du WiMAX.

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. Dans la bande 10-66 GHz, les connexions se font en

ligne de vue (LOS, line of sight), alors que sur la partie 2-11 GHz, le NLOS (non line of sight) est

possible notamment grâce à l'utilisation de la modulation OFDM. Ceci ouvre la voie à des terminaux

d'intérieur, facilement installables par l'utilisateur final car ne nécessitant pas l'installation

d'antennes extérieures par un technicien agréé.

Le tableau ci-dessous — non exhaustif — donne quelques exemples de débits possibles selon les cas,

sachant qu'une antenne porte sur plusieurs secteurs (6, par exemple) pour couvrir tout son

périmètre. Ces débits sont à partager entre utilisateurs et les modèles économiques envisagés

tablent sur des offres symétriques entre 1 et 10 Mbit/s destinées aux entreprises, c'est-à-dire

comparables au DSL, mais avec la mobilité en plus.

Figure 7 -Relations entre largeur de canal, débit, tailel de la cellule et ligne de vue.

Entre 10 et 66 GHz WiMAX se déploiera sur des sous-bandes de fréquences soumises à licences,

tandis que sur 2-11, et selon les pays, les bandes WiMAX sont soit libres soit soumises à licence.

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Constructeurs

Parmi les différents grands constructeurs « fiables » du marché, offrant de surcroît des fonctionnalités avancées dans l'exploitation des réseaux Hertziens de type WIMAX, nous pouvons trouver

ALVARION SKYPILOT AIRSPAN SIEMENS

et Samsung qui propose d'ores et déjà le 802.16 e au travers de son offre WIMAX MOBILE. Plus d'informations sur ce sujet début 2006.

Les solutions actuellement proposées par ces entreprises varient aussi bien dans les gammes de fréquences (WIFI, pré WIMAX, WIMAX like) que dans les offres technologies proposées (point à point, point multi-point, capacité à inter-connecter un réseau MESH etc.).

Le tableau ci dessous présente de manière plus ou moins détaillée les offres de ces prestataires potentiels dans le cadre d'un déploiement Wimax sur le territoire de Saint Médard en Jalles près de Bordeaux.

Solution ALVARION SKYPILOT AIRSPAN SIEMENS

nom BreezeNET Sky Extender AS3010 SKYMAX RESIDENTIAL

fréquence 2,4 GHZ ou 5,4 Ghz

5,4 Ghz pour le Backhaul

2.4GHz, 5.7-5.8GHz, 3.4-3.8GHz)

2.5 Ghz et 3,5 GHz

Contrainte de déploiement

Ligne de vue Pas de ligne de vue

Ligne de vue Pas de ligne de vue

Nature du signal

DSSS (fréquence figée)

Ofdm et DSSS Technologie propriétaire

Ofdm

Certification Wimax revision 2004 (802.16 a-d)

NON En cour pour la partie MESH

NON OUI

Débits efficace en uplink Mbps

De 7 à 10

(54 théorique)

De 6 à 20

(54 théorique)

3,4

(4 théorique)

25

(30 théorique)

Débits efficace en downlink Mbps

De 7 à 10

(54 théorique)

De 7 à 10

(54 théorique)

3,4

(4 théorique)

25

(30 théorique)

Point a Point Oui selon la solution retenue

MESH OUI NON

Point Multi-point

Oui selon la solution retenue

WIFI NON OUI

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Solution ALVARION SKYPILOT AIRSPAN SIEMENS

Coût estimé 80000 € pour X terminaux

Selon le dimensionnent de la solution

3000 € Pas de cotation

nom Breeze ACCESS VL SKY Gateway AS3030

fréquence 5 Ghz 5,4 Ghz 5,8 Ghz (théoriquement libre au 1/1/2006)

4,9 - 5,1 Ghz

5,4 - 5,8 Ghz (théoriquement libre au 1/1/2006)

5.4-5.7 GHz et 5.7-5.8 GHz (théoriquement libre au 1/1/2006)

Contrainte de déploiement

Pas de ligne de vue

Pas de ligne de vue

Pas de Ligne de vue

Nature du signal

OFDM (Division de Fréquence Orthogonal Multiplexée)

OFDM (Division de Fréquence Orthogonal Multiplexée)

OFDM (Division de Fréquence Orthogonal Multiplexée)

Certification Wimax revision 2004 (802.16 a-d)

OUI En cours En cours

Débits efficace en uplink Mbps

10 par secteur

(54 théorique)

20 par secteur

(54 théorique)

(49 théorique)

Débits efficace en downlink Mbps

10 par secteur

(54 théorique)

20 par secteur

(54 théorique)

3,4

(4 théorique)

Point a Point NON OUI OUI

Point Multi-point

Oui OUI NON

Coût estimé 20000 € pour la station de base

Pas de cotation 7000 €

nom Breeze MAX WIMAX

SKY DUAL ASMAX SKYMAX BUSINESS

fréquence 3,5 Ghz licence opérateur

2,4 GHZ et 5,4 Ghz pour le Backhaul

3.5GHz et 5.8GHz

3.4GHz - 3.8GHz licence opérateur

Contrainte de déploiement

Pas de ligne de vue

Pas de ligne de vue

Pas de ligne de vue

Pas de ligne de vue

Nature du signal

OFDM (Division de Fréquence Orthogonal Multiplexée)

Ofdm et DSSS et bientôt SOFDMA

OFDM (Division de Fréquence Orthogonal Multiplexée) et bientôt SOFDMA

OFDM (Division de Fréquence Orthogonal Multiplexée) et bientôt SOFDMA

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Solution ALVARION SKYPILOT AIRSPAN SIEMENS

Certification Wimax révision 2004 (802.16 a-d)

OUI En cour pour la partie MESH

OUI et 802.11 e EN COURS

OUI

En cours pour 802.11E

Débits efficace en uplink Mbps

18 par secteur

(54 théorique)

De 7 à 10

(54 théorique)

Pas encore d'infos 24 en crête par secteur

Débits efficace en downlink Mbps

18 par secteur

(54 théorique)

De 7 à 10

(54 théorique)

Pas encore d'infos 24 en crête par secteur

Point a Point NON BACKHAUL en MESH WIMAX

OUI

BACKHAUL en MESH

NON

Point Multi-point

Oui OUI WIFI OUI OUI

Accès client finaux

CPE Dispo Selon le dimensionnent de la solution

WiMAX CPE Dispo

CPE Dispo

QOS NON OUI OUI OUI

Coût estimé 20000 € pour la station de base

En cours de cotation

En cours de cotation

En cours de cotation

L'inconvénient du WiMax reste son coût d'installation qui est d'environ 600 € (ht) par antenne

installée chez l'abonné.

Figure 8 - Exemple d’antenne utilisateu (boîtier blanc carré).

Figure 9 Exemple d'antenne "station de base" (BS)

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QoS & Sécutrié

QoS

La qualité de service mesure et corrige – lorsque c’est possible … - l’éventuelle dégradation que subit une information lors de son transport dans le réseau. On vérifie notamment qu’il n’y a pas de perte et que l’ordre des paquets est respecté. Les services synchrones tels que la voix et l’image ajoutent la nécessité de conserver la forme du signal : il ne doit pas être altéré par la traversée du réseau. Les services interactifs – téléphonie, jeux … - exigent de plus un temps de réponse faible. Les services synchrones et les interactivités sont tributaires des aspects temporels. La conservation de la forme du signal se traduit par un temps de transit constant et la bonne réactivité par un délai de transit faible. Les rapides variations du temps de transit se nomment la gigue, ou jitter en anglais. L’introduction de mécanismes spécifiques permet de contenir ces effets dans la plupart des circonstances. Le but est alors de se rapprocher autant que faire se peut des conditions que proposaient les réseaux téléphoniques construits sur des liens permanents (réseaux « TDM »). L’ennemi à combattre est la congestion dans le réseau. D’une part parce qu’elle introduit un retard et d’autre part par ce que ce retard est aussi imprévisible que le sont les congestions. De surcroît, la congestion entraîne une perte de paquets.

Nous avons vu que WiMAX existe en deux modes : point à multipoint et maillé. Dans le premier cas, les utilisateurs (« Subscriber Station » ou SS) dialoguent avec le reste du réseau en passant par la station de base (« Base Station » ou BS). Chaque connexion bidirectionnelle est constituée de deux connexions unidirectionnelles indépendantes. Avec la solution maillée (« mesh »), tous les noeuds sont équivalents et servent de relais pour les connexions des voisins. Dans la suite, nous n’aborderons que la qualité de service des réseaux point à multipoint. WiMAX agit essentiellement sur trois volets : la réservation de bande passante en affectant un canal à chaque connexion, la différentiation de service et le contrôle d’accès.

Figure 10 - Subscriber station

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Le respect de l’ordre dans lequel arrivent les paquets est implicitement respecté. Ensuite, le circuit est dédié à ce flux. La bande passante allouée spécifiquement au flux ne sera pas partagée avec d’autres flux. Un « tuyau » permanent est établi entre les deux extrémités. Ce mécanisme est coûteux en bande passante : le canal est monopolisé le temps de la communication, qu’il y ait du trafic à transporter ou non. Sur le plan de la qualité, le mode connecté fournit l’assurance de ne pas voir sa connexion perturbée par des pics de trafic provenant de voisins. Chacun utilise sa propre connexion qui lui est dédiée. Un paquet envoyé dans le réseau n’aura pas à se frayer un chemin en concurrence avec d’autres. Dès qu’un paquet se présente à l’entrée du réseau, il est expédié : la connexion est toujours disponible. Le temps de transit dans le réseau est ainsi minimisé et reste à peu près constant. Par comparaison, les réseaux WiFi ne fonctionnent pas suivant ce principe. La bande passante est un bien commun partagé par tous. La mutualisation simplifie la gestion de la bande passante mais ne permet pas de garantir le temps que mettra un paquet à traverser le réseau. L’établissement des circuits et l’allocation de la bande passante sont gérés par les Base Stations au niveau de la couche protocolaire appelée « MAC ». Les « Base Station » ajustent en permanence les ressources d’accès dédiées à chaque « Subscriber Station ». en fonction es besoins exprimés. En pratique, il faut différencier deux cas : les flux dans le sens réseau vers usager, ou « Download Traffic » et les flux dans le sens usager vers réseau ou « Upload Traffic ». Dans le sens Download, les choses sont relativement simples car c’est le « Base Station » qui diffuse les messages à tous les « Subscriber Stations ». Ceux qui ne sont pas destinataires des messages sont bien entendu priés d’ignorer les paquets. Par contre, dans le sens Upload, les choses sont plus délicates : il faut éviter que tous les usagers prennent la parole simultanément. Pour cela, le canal Upload (de l’usager vers le réseau) est divisé dans le temps en intervalles (PS pour « Physical Slots »). La « Subscriber Station » fait la demande auprès de la « Base Station » pour disposer d’un certain nombre de crénaux de temps.

Figure 11 - dialogue entre Suscriber Station et Base Station pour l’établissement d’un circuit

Afin de gérer au mieux le trafic, WiMAX cherche à prévoir au plus près les flux qu’il doit transporter. Les utilisateurs passent un contrat dans lequel il s’engagent à respecter les caractéristiques essentielles du trafic.

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Cinq classes de services ont été identifiées : (i) Unsolicited Grant Services (UGS) Les paquets de taille fixe sont envoyés à une cadence fixe. Nous avons là un mécanisme de type « TDM » particulièrement bien adapté à l‘émulation de connexions permanentes (liaisons louées, T1, E1 .) au transport de la voix et plus généralement de tous services synchronisé. (ii) Extended Real-Time Polling System (ertPS) La cadence d’envoi des paquets est fixe. Par contre leur taille peut varier. Le transport de la voix avec suppression de blanc est pris en compte. (iii) Real-time Polling Services (rtPS) Cette classe respecte le temps réel. Les paquets sont envoyés sans délai. La taille des paquets comme les cadences d’émission sont variables. Ce mode vise le transport de la vidéo. (iv) Non-Real-time Polling Services (nrtPS) Le temps réel n’est pas garanti, et la taille comme la cadence d’envoi des paquets est quelconque. Seule la bande passante est garantie globalement. Cette classe optimise le transfert des fichiers. (v) Best effort (BE) Cette classe est dédiée au trafic internet ; elle ne propose aucune garantie de bande passante ou de temps réel.

Sécurité

Commençons par le chiffrement des trames de données : Le triple DES, connu pour sa lenteur et sa clé de chiffrement 64 bits, a été remplacé par AES, rapide pour le chiffrement-déchiffrement et reposant sur une clé de 128 bits. Ce format est identique au 802.11i. Cette méthode permet d'assurer à la fois la confidentialité et l'intégrité des paquets transitant entre la Subscriber Station (SS) et la Base Station (BS). Seules les trames de données sont chiffrées. Afin d'obtenir des clés pour chiffrer et déchiffrer les trames de données, il est nécessaire d'implémenter un mécanisme de distribution des clés. PKM (Privacy Key Management) permet cela. Dans sa version initiale (PKMv1), le système repose sur RSA avec un certificat (X.509) pour chaque utilisateur. Mais il n'a pas été conçu pour permettre une authentification mutuelle. Il est donc possible d'utiliser PKM avec EAP (PKMv2) grâce à 802.16e. Avec cette implémentation, l'authentification mutuelle devient réalisable. Le protocole EAP laisse le choix de la méthode d'authentification à l'exploitant selon des contraintes liées à son architecture et à l'éditeur du matériel. Cependant, EAP-TLS et EAP-SIM se démarquent.

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Cependant, tout comme ses homologues, le WiMax sensible aux attaques suivantes :

Insertion de stations intruses

Attaques en déni de service

Attaques par « l'homme du milieu »

Traficotage réseau par le biais de trames spoofées (802.16e ne prend pas en compte le

chiffrement des trames de gestion précise l'auteur).

Il existe encore deux autres points de faiblesse que nous pouvons évoquer.

D'une part, le fait que les réseaux Wimax sur fréquences et puissances « soumises à licences » sont

entre les mains d'opérateurs, profession refusant généralement d'expliquer comment sont protégés

leurs propres brins de communication, sous prétexte de « sécurité ».

Enfin, les actuelles démonstrations de télévision mobile sur IP et autres diffusions de flux en « Mobile

Wimax » vont bon train. Des flux cryptés à la source et décodés à la réception... lorsque chiffrement

il y a.

Car, pas plus que les infrastructures WiFi, Wimax n'est capable, aux dires des équipementiers,

d'assurer une ré-émission de clef rapide et sans impact sur les flux transmis en cas de changement de

sous-réseau. Les données sont alors transmises sans niveau de sécurité réseau particulier afin de ne

jamais limiter les débits lors des opérations de « roaming ».

Remarquons que ce problème n'est pas particulièrement gênant si l'information est protégée avant

sa transmission, solution qui présente à son tour un certain désavantage : une plus forte

consommation de ressources CPU sur le terminal mobile, puisque le déchiffrement logiciel doit être

assuré au fil de la réception.

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Opérateurs et offres pour le WiMAX

Licences et couverture

Les licences d’exploitation sur la BLR (Boucle Locale radio) sont octroyées par l’ACERP en France.

L'attribution des licences régionales Wimax a permis aux opérateurs d'installer des réseaux hertziens utilisant la technologie WiMax (norme 802.16). Bien que les objectifs de couverture WiMax sont loin d'être atteints encore en 2009, il est toutefois possible de profiter d'Internet haut-débit même en zone blanche ADSL grâce aux offres WiMax disponibles dans un certain nombre de départements.

Cependant des données de 2008 montrent que les installations prévues par les obligations prises en 2006 ne sont toujours pas finies :

Figure 12 - Carte des déploiements par titulaire de License en 2008

On peut néanmoins trouver quelques offres chez différents prestataires.

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Offres concurrentielles

Figure 13 - Offres Wimax au 13/11/2010

Tous ces opérateurs proposent :

Technologie de connexion Wimax Débit descendant jusqu'à 2 Mbits Débit montant jusqu'à 256 Kbits Connexion Non dégroupée

Les offres énoncées ci-dessus n’incluent pas le téléphone.

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Conclusion sur le WiMAX.

Nous avons vu que le WiMAX était une technologie duale, en expansion et qui était principalement

utilisée dans les zones rurales n’ayant pas accès à un réseau ADSL haut débit que l’on peut avoir dans

les zones urbaines ou dans les grandes métropoles.

Le coût des installations rend souvent son implantation souvent difficile et c’est parfois la collectivité

locale qui doit en prendre la charge.

Il est bon de noter que d’un point de vue économique, pour des opérateurs qui possèdent déjà un

réseau GSM aujourd’hui et qui essayent de le transformer en réseau complet EDGE/3G ou 3G+ on

plutôt intérêt a atteindre une technologie dite « backward compatible » (compatibilité descendante)

qui correspond plus à la technologie LTE. Les nouveaux opérateurs qui apparaissent aujourd’hui que

ce soit dans les pays développés ou dans les pays en émergence/en voie développement devraient

opter directement pour la technologie WiMAX. Sachant que ces 2 technologies sont à 95% similaires,

on peut penser à un hybride LTE/WiMAX afin de maximiser l’interopérabilité et la compatibilité des

équipements sur ces réseaux.

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Bibliographie

Site ScribD PDF archives sur Wimax: http://www.scribd.com/doc/13328399/Wimax http://www.scribd.com/doc/16697445/Wi4-the-Promise-Article http://www.scribd.com/doc/19577438/Deliver-Wimax-Faster Le routard du Wimax + vidéo interview : http://alainbaritault.wordpress.com/2009/11/09/wimax-le-tres-haut-debit-sans-fil-a-portee-de-main/ http://vodpod.com/watch/2498852-wimax?pod=

LTE :

http://www.presence-pc.com/actualite/WiMAX-LTE-adoption-39122/

http://www.rfi.fr/actufr/articles/110/article_78634.asp

Installations :

http://www.atome77.com/articles/400/Internet/WiMax-Seine-Marne.htm

http://www.sil.fr/projets_regionaux/silcom/projets_regionaux/dorsal_documents/dorsal_accueil

http://www.reseaux-telecoms.net/actualites/lire-deux-operateurs-combinent-wimax-et-wi-fi-maille-

pour-couvrir-le-larzac-19526-page-2.html

http://blog.alexandredubois.com/2009/05/20/wimax-et-elle-va-ou-cette-prise/

Ingénierie & consulting :

http://www.ipc-ci.com/reseautique/wimax.htm

Constructeurs :

http://lab-o-debit.webjalles.org/index.php?option=com_content&task=view&id=12&Itemid=27

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Illustrations :

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http://bounatelecom.files.wordpress.com/2008/11/wimax.jpg

http://www.ant.developpement-durable.gouv.fr/IMG/jpg/desserte_WiMAX-550px_cle7245e4-1.jpg

http://img.clubic.com/photo/00326477.jpg

Témoignages,experts :

http://www.journaldunet.com/ebusiness/temoignage/temoignage/112987/on-ne-peut-pas-

comparer-wimax-et-wi-fi/

http://www.journaldunet.com/ebusiness/temoignage/temoignage/112861/du-wi-fi-au-wimax/

Encyclopédies et articles techniques :

http://www.commentcamarche.net/contents/wimax/wimax-intro.php3

Offres :

http://www.ariase.com/fr/comparatifs/wifi-wimax.html

Comparatifs Wifi :

http://www.compute-rs.com/fr/conseil-118819.htm

Divers Wimax :

http://www.erasme.org/Nouvelles-du-WIMAX

http://img.clubic.com/photo/00326477.jpg