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  Accueil > Informatique > le Wimax - Un nouveau réseau sans fil !
 

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Fonctionnement du Wimax

3. Fonctionnement du Wimax

a. La boucle locale

Quand on parle de boucle locale, on parle généralement des câbles qui partent du répartiteur, c'est-à-dire l’endroit situé dans le central téléphonique et où se font l’ensemble des connexions entre les abonnés et les infrastructures, jusqu’à la prise téléphonique. La boucle locale n’est pas nécessairement constituée par des câbles, elle peut également utiliser les ondes hertziennes, on parle alors de Boucle Locale Radio (BLR) que nous allons étudier un peu plus en détail puisque le Wimax est une technologie de BLR.

La boucle locale radio est une technologie de connexion sans fil à haut débit. Elle utilise les ondes hertziennes et peut être qualifiée de bidirectionnelle puisque la communication peut se faire dans le sens opérateur / client mais également dans le sens contraire (client / opérateur).

Le principe est simple. D’un côté, l’opérateur émet des paquets de données sous formes d’ondes radios grâce à des antennes reliées à de l’équipement spécialisé, de l’autre un client est muni d’une antenne et d’un modem afin de réceptionner ces paquets. En Belgique, l’IBPT (Institut belge des services postaux et de télécommunications) a alloué la fréquence 28Ghz pour cette technologie. Du côté des avantages, on peut citer par exemple le coût d’installation limité par rapport à une installation de type câblée (la pose de câble est en effet un facteur de coûts important).

La Boucle locale radio


Cependant, la BLR est extrêmement tributaire des conditions climatiques et environnementales. Ainsi, le débit est limité par les conditions atmosphériques (brouillard, etc).  La BLR est généralement utilisée dans les PME, les administrations (communes, etc), les établissements scolaires, les bibliothèques, etc
 
Alors que cette technologie (BLR) ne parvenait pas à s’imposer, le Wimax a subitement permis un regain d’intérêt. Wimax est en effet une technologie découlant de la BLR.

b. Données techniques

Le Wimax est un accès sans fil basé sur le nouveau standard IEEE 802.16. Ce système utilise la technologie hertzienne pour des systèmes principalement point multi-point. C'est-à-dire qu’à partir d’une antenne centrale, on cherche à toucher plusieurs ordinateurs ou machines.

Les antennes Wimax pourront transmettre des données à une portée théorique de 50 km. Néanmoins, si l’on prend en compte les obstacles que les ondes risquent de rencontrer, il semble plus juste de ramener cette mesure à une distance réelle de 8 à 10 km.

Un système Wimax pourra délivrer une capacité de 75 Mbps par canal, à la fois pour des applications fixes et portables. Pour donner un ordre de grandeur, cette capacité est suffisante pour fournir à des milliers de résidences un accès à haut débit.

Le standard Wimax  est divisé en deux groupes de fréquences. Premièrement des fréquences de 2 à 11 Ghz et deuxièmement des fréquences de l’ordre de 10 à 66 Ghz. Les fréquences de 10 à 66 Ghz nécessitent d’être en ligne de vue avec l’antenne (line of sight ou LOS)  tandis que les fréquences de 2 à 11 Ghz peuvent s’en passer (non line of sight ou NLOS).

L'efficacité spectrale est de 3 bit/s/Hz avec la modulation la plus efficace. Les techniques MIMO pourraient permettre de multiplier ce chiffre par 2. ( Multiple Input / Multiple Output. MIMO est une technique consistant à utiliser plusieurs antennes en émission et en réception, à la station.).

c. MIMO (Multiple Input / Multiple Output)

La plupart des réseaux sans fil sont utilisés dans des milieux couverts provoquant ainsi la réflexion du signal sur de nombreux obstacles. L’ensemble de ces réflexions provoque une multiplication des canaux de transmission (comme on peut le voir ci-dessous) qu’on appelle également diversité spatiale. Cette diversité spatiale entraîne des interférences et donc des dégradations au niveau du signal et une baisse de la portée de celui-ci. La technologie Mimo permet de régler ce problème.

Technologie MIMO

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

Multiple Input - Multiple Output


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

d. Multiplexage OFDM

Les initiales OFDM signifie Orthogonal Frequency Division Multiplexing, en français : multiplexage par répartition en fréquence sur des porteuses orthogonales. OFDM est une technologie assez ancienne (elle date des années 1960) mais qui se développe de plus en plus car elle est utilisée dans les solutions de mobilité à haut débit que ce soit la téléphonie, le Wifi ou encore l’ADSL.

Il s’agit d’une technique utilisée pour transmettre des données analogiques. Lors de l’émission d’un signal, une plage de fréquence est divisée en sous-canaux séparés par des zones « libres » de taille identique. Un algorithme permet la transmission des données via différents sous-canaux et la reconstitution des données initiales chez le destinataire.

L’objectif de cette méthode est d’utiliser au maximum toute la plage de fréquence tout en limitant les perturbations grâce aux espaces libres entre les canaux.

Cette technologie est particulièrement adaptée aux réseaux locaux ou métropolitains. Ces zones sont généralement denses et OFDM permet ainsi de diminuer voire d’éliminer les perturbations potentielles. Sur de plus grandes distances, l’intérêt de cette technique devient moindre car le débit est plus limité.

Aujourd’hui, OFDM est utilisé dans de nombreux domaines. Ainsi l’ADSL fonctionne de cette manière. De plus en plus, cette technologie est utilisée dans les systèmes de communication sans fil comme le Wifi et bien entendu, le Wimax. Grâce à OFDM, Siemens et Motorola ont par ailleurs pu développer des réseaux de téléphonie mobile fonctionnant à plus de 300 Mbits par seconde.Cette technique permettra au Wimax d’obtenir un rendement spectral deux fois supérieur à celui du Wifi, il y aura donc deux fois plus de données transmises par Hertz.

e. Les réseaux maillés

En plus de sa structure point à multipoint, Wimax peut également réaliser un réseau maillé.

Un réseau maillé (Mesh Network en anglais) est composé de plusieurs nœuds dont les zones de couvertures se chevauchent. Un des grands avantages d’un réseau maillé est le fait que chaque antenne n’a pas besoin d’être connectée directement à Internet. Ainsi, une antenne peut simplement jouer le rôle de relais.

Exemple de réseau maillé dans le cadre du Wifi

Réseau maillé

Un réseau maillé est :
• auto-configuré
• auto-structuré
• auto-réparant

En effet, le réseau recherche automatiquement une connexion à Internet. Si une antenne a un problème, le réseau cherchera un autre moyen de délivrer l’information.


f. Fonctionnement pratique du Wimax

i. La fonction désserte

Un des objectifs du Wimax est la fonction désserte, également appelée boucle locale ou encore connexion du dernier kilomètre. Il s’agira de connecter à Internet des utilisateurs qui ne peuvent bénéficier actuellement d’un accès haut débit faute de structure filaire.

En pratique, le Wimax fonctionnera d’une façon semblable au Wifi mais avec une vitesse plus élevée, sur de plus grandes distances et pour un plus grand nombre d’utilisateurs. Le Wimax pourrait permettre à certaines zones non encore desservies par certains fournisseurs d’accès Internet d’avoir un accès à Internet.

Fonction collecte réseau Wimax

Un système Wimax sera constitué de 2 parties principales.

- Tout d’abord une antenne Wimax (station de base) qui peut-être comparée à une antenne GSM. Une seule antenne pourra fournir un accès théorique à une zone de 8000 km²

- Un récepteur Wimax. Le récepteur, muni d’une antenne, sera dans une petite boîte (similaire à un modem actuel ou à une carte PCMCIA que l’on place dans les ordinateurs portables). Il pourra également être directement intégré dans un ordinateur portable comme pour le Wifi sur les portables actuels. 

Une antenne Wimax (station de base) pourra se connecter directement à Internet en utilisant une connexion câblée à haut débit. Elle pourra également se connecter à une autre antenne. Cette technique permettra, comme nous l’avons déjà mentionné ci-dessus, de fournir un accès même aux endroits les plus reculés.

L’utilisateur se connectera à l’antenne via sa borne Wi-max ou sa puce intégrée. La transmission ne nécessitera pas d’être en ligne de vue (line of sigh : LOS). En effet, l’utilisateur ne devra pas être en ligne directe pour être connecté à l’antenne.

ii. La fonction collecte

Le Wimax aura aussi pour objectif le backhauling de hotspots Wifi, c'est-à-dire la connexion de Hotspots Wifi à Internet non pas grâce à des câbles mais via des ondes.

Un hotspot est un lieu public de forte affluence où tout le monde peut connecter son ordinateur portable ou son assistant personnel sur Internet grâce à un accès à un réseau sans fil.
 

g. Wimax fixe et Wimax mobile

Le standard Wimax a été décliné en 2 versions

i. Wimax fixe

IEEE 802.16-2004. Ce standard est prévu pour un usage fixe, c'est-à-dire un usage via une antenne fixée sur le toit par exemple, semblable aux antennes TV.  Le Wimax opère dans les bandes de fréquence 2.5 GHz et 3.5 GHz, pour lesquelles une licence d'exploitation est nécessaire, ainsi que la bande libre des 5.8 GHz. Le débit théorique est de 75 Mbits par seconde sur une portée de 10 km.

ii. Wimax mobile

En anglais Wimaxtable :  IEEE 802.16e. Il  prévoit la possibilité de connecter des clients mobiles au réseau internet. On peut ainsi imaginer à terme la possibilité pour les téléphones mobiles de se connecter à ce réseau haut débit. Le débit théorique est plus faible que le Wimax fixe mais permettra néanmoins d’atteindre 30 Mbits par seconde sur une distance de plus de 3 km.
 

   
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[ Article publié le 2006-06-03 et a été lu 13932 fois ]
 
 
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