Worldwide Interoperability for Microwave Access

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Worldwide Interoperability for Microwave Access

WiMAX

WiMAX (acronyme pour Worldwide Interoperability for Microwave Access) est une famille de normes (IEEE 802.16) dont certaines sont encore en chantier. Elles définissent les transmissions de données à haut-débit, par voie hertzienne. Ce terme est également exploité comme label commercial de ces normes, à l'instar du Wi-Fi pour 802.11. Le WiMAX Forum regroupe tous les acteurs (industriels, opérateurs, exploitants, diffuseurs...) impliqués dans cette série de normes.

WiMAX regroupe des normes et standards de r√©seaux sans fil pr√©c√©demment ind√©pendants : HiperMAN d√©velopp√© en Europe par l'ETSI (European Telecommunications Standards Institute) ou encore 802.16 d√©velopp√© par l'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

WiMAX utilise plusieurs technologies de diffusion hertziennes destin√©es principalement √† une architecture "point-multipoint" : un ou plusieurs √©metteurs/r√©cepteurs centralis√©s couvrent une zone o√Ļ se situent de multiples terminaux.

Le WiMAX procure des débits de plusieurs dizaines de mégabits/seconde sur une zone de couverture portant sur quelques dizaines de kilomètres au maximum. Le WiMAX s'adresse notamment au marché des réseaux métropolitains, le MAN (metropolitan area network) de HiperMAN mais également aux secteurs péri-urbains voire ruraux qui n'ont pas d'infrastructure téléphonique filaire exploitable.

Plusieurs normes et standards rel√®vent de l'acronyme WiMAX : les plus avanc√©s concernent les usages en situation fixe (l'usager est √©quip√© d'une station domestique et d'une antenne ext√©rieure); les autres concernent une version mobile (connexion √† haut-d√©bit en situation de mobilit√©) dont la norme est en cours d'homologation internationale.

Sommaire

WiMAX : un terme, plusieurs normes

Un des objectifs fondateurs du WiMAX Forum est la volont√© d'interop√©rabilit√©. Cet objectif est obtenu gr√Ęce √† la normalisation et la certification qui repr√©sentent un des enjeux majeurs du WiMAX, √† l'instar du succ√®s obtenu par le Wi-Fi. WiMAX est d√©fini pour exploiter une gamme de fr√©quences allant de 2 √† 66 GHz - dans laquelle d'autres modes de transmission existent comme le Wi-Fi - autorisant des d√©bits, des port√©es et des usages vari√©s.

La multiplicit√© des bandes de fr√©quences, des diff√©rents d√©bits exploit√©s, de l'√©tendue des couvertures et d'applications envisageables repr√©sente le principal √©cueil que doit affronter le commentateur : selon diff√©rents points de vue, le WiMAX est tour √† tour, un simple prolongement du Wi-Fi, le cŇďur de r√©seau du Wi-Fi, voire encore, la convergence du Wi-Fi et du r√©seau cellulaire de troisi√®me g√©n√©ration (UMTS, dite ¬ę 3G ¬Ľ).

La famille 802.16

WiMAX réunit donc plusieurs standards, tous à des états d'avancement différents, qui sont autant d'axes de travail du groupe IEEE 802.16.

Standard Description Publié Statut
IEEE std 802.16-2001 d√©finit des r√©seaux m√©tropolitains sans fil utilisant des fr√©quences sup√©rieures √† 10 GHz (jusqu'√† 66 GHz) 8 avril 2002 obsol√®tes
IEEE std 802.16c-2002 d√©finit les options possibles pour les r√©seaux utilisant les fr√©quences entre 10 et 66 GHz. 15 janvier 2003
IEEE std 802.16a-2003 amendement au standard 802.16 pour les fr√©quences entre 2 et 11 GHz. 1er avril 2003
IEEE std 802.16-2004 (également désigné 802.16d) il s'agit de l'actualisation (la révision) des standards de base 802.16, 802.16a et 802.16c. 1er octobre 2004 obsolète/actifs
IEEE 802.16e (√©galement d√©sign√© IEEE std 802.16e-2005) apporte les possibilit√©s d'utilisation en situation mobile du standard, jusqu'√† 122 km/h. 7 d√©cembre 2005 actifs
IEEE 802.16f Spécifie la MIB (Management Information Base), pour les couches MAC (Media Access Control) et PHY (Physical) 22 janvier 2006
IEEE 802.16m D√©bits en nomade ou stationnaire jusqu'√† 1 Gbit/s et 100 Mbits/s en mobile grande vitesse. Convergence des technologies WiMAX, Wi-Fi et 4G 2009 (IEEE 802.16-2009) actifs

Les principales normes publi√©es au d√©but de l'ann√©e 2005 sont indiqu√©es en gras : a, d et e.

Historiquement con√ßu pour la partie 10-66 GHz en 2001, la norme 802.16 a concern√© par la suite, les bandes 2-11 GHz pour donner naissance en 2003, √† la norme 802.16a. En Europe, la gamme des 3,5 GHz a √©t√© retenue pour le d√©ploiement du 802.16a ; aux √Čtats-Unis, les bandes choisies sont proches de celles exploit√©es par le Wi-Fi avec 2,4 et 5 GHz. Cette portion du spectre est celle qui concentre le plus d'applications et de d√©veloppements au sein du WiMAX Forum.

Le 802.16a a été amendé depuis, par le 802.16-2004 ce qui d'un point de vue technique devrait entrainer l'abandon de la terminologie "a". Conduite par le groupe de travail IEEE 802.16d, cette version amendée est parfois également appelée 802.16d.

En plus du 802.16-2004 qui représente le WiMAX du début d'année 2005, figure également le 802.16.2, un standard qui définit l'interopérabilité entre toutes les solutions 802.16 et les solutions (comme le Wi-Fi) qui sont présentes sur les mêmes bandes de fréquence.

Deux standards compl√©mentaires on √©galement √©t√© publi√©s :

  • ¬ę e ¬Ľ est consid√©r√© comme le plus avanc√© et le plus int√©ressant d'un point de vue commercial car il apporte la mobilit√© (permettant √† la fois le passage d'un relais √† l'autre ainsi qu'un fonctionnement embarqu√© en v√©hicule, lors de d√©placements)
  • ¬ę f ¬Ľ, secondaire, lequel doit sp√©cifier une MIB pour la gestion des couches MAC et physiques.

√Ä ces standards, doivent s'ajouter certains tests de conformit√© dont certains ont √©t√© publi√©s; notamment ceux portant sur les fr√©quences entre 10 et 66 GHz. Les tests concernant les fr√©quences entre 2 et 11 GHz ont √©t√© publi√©s dans un second temps.

Contraintes techniques et réglementaires

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

La port√©e, les d√©bits, et surtout la n√©cessit√© ou non d'√™tre en ligne de vue de l'antenne √©mettrice, d√©pendent de la bande de fr√©quence utilis√©e. 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 gr√Ęce √† l'utilisation de la modulation OFDM. Ceci ouvre la voie √† des terminaux d'int√©rieur, facilement installables par l'utilisateur final car ne n√©cessitant pas l'installation d'antennes ext√©rieures par un technicien agr√©√©.

Le tableau ci-dessous ‚ÄĒ non exhaustif ‚ÄĒ donne quelques exemples de d√©bits possibles selon les cas, sachant qu'une antenne porte sur plusieurs secteurs (6, par exemple) pour couvrir tout son p√©rim√®tre. Ces d√©bits sont √† partager entre utilisateurs et les mod√®les √©conomiques envisag√©s tablent sur des offres sym√©triques entre 1 et 10 Mbit/s destin√©es aux entreprises, c'est-√†-dire comparables au DSL, mais avec la mobilit√© en plus.

Environnement Taille de la cellule Débit par secteur d'antenne
Urbain int√©rieur (NLOS) 1 km 21 Mbit/s (canaux de 10 MHz)
Rurbain int√©rieur (NLOS) 2,5 km 22 Mbit/s (canaux de 10 MHz)
Rurbain ext√©rieur(LOS) 7 km 22 Mbit/s (canaux de 10 MHz)
Rural interieur (NLOS) 5,1 km 4,5 Mbit/s (canaux de 3,5 MHz)
Rural ext√©rieur (LOS) 15 km 4,5 Mbit/s (canaux de 3,5 MHz)
Relations entre largeur de canal, débit, taille de la cellule et ligne de vue

(Source, Alcatel Strategy White Paper : WiMAX, making ubiquitous high-speed data services a reality, 28 June 2004)

Par ailleurs, entre 10 et 66 GHz WiMAX se d√©ploiera sur des sous-bandes de fr√©quences soumises √† licences, tandis que sur 2-11, et selon les pays, les bandes WiMAX sont soit libres soit soumises √† licence.

Usages du WiMAX

WiMAX est exploitable à la fois au niveau des réseaux de transport et de collecte ainsi que des réseaux de desserte. Pour la collecte, le backhauling de hotspots, c'est-à-dire, la connexion entre les sites d'émission/réception Wi-Fi au réseau Internet, non pas par des dorsales filaires (par exemple ADSL) mais par une dorsale radio (hertzienne). Pour la desserte, le principe repose - notamment pour les avantages de mobilité offerts par WiMAX - que des zones de couvertures ("hotzones") soient déployées sous technologie spécifiquement WiMAX.

Pour la collecte, le WiMAX concerne uniquement les équipements de réseau; un marché orienté vers les opérateurs. Pour la desserte, le WIMAX s'impose aux terminaux utilisés (ordinateurs, PDA, téléphones) et en particulier, des processeurs compatibles à la fois Wi-Fi et WiMAX.

Gr√Ęce √† la couverture et les d√©bits pouvant √™tre offerts, le caract√®re de mobilit√© promis √† terme ainsi que l'hypoth√®se de co√Ľts industriels et d'installations r√©duits, ouvrent la voie √† de nombreuses applications :

  • Offres commerciales grand public triple play : donn√©es, voix, t√©l√©vision, vid√©o √† la demande ;
  • Couvertures conventionnelles de zones commerciales (hotzones) : zones d'activit√© √©conomique, parcs touristiques, centres h√īteliers... ;
  • D√©ploiements temporaires : chantiers, festivals, infrastructure de secours sur une catastrophe naturelle... ;
  • Gestion de r√©seaux de transports intelligents ;
  • Zone hospitali√®re √©tendu (lieu m√©dicalis√©) ;
  • S√©curit√© maritime et s√©curit√© civile ;
  • Syst√®mes d'information g√©ographique d√©port√©s ;
  • M√©trologie (t√©l√©mesure, pilotage √† distance, relev√©s g√©ophysiques...)
  • ...

Spécificités techniques

Couche MAC / liaison de données

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. 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).

La couche MAC du WiMAX r√©sout ce probl√®me par un algorithme d'ordonnancement qui alloue des ressources d'acc√®s √† chaque station. Ainsi, le r√©seau peut contr√īler les param√®tres de QoS en r√©partissant dynamiquement l'allocation des ressources radio entre les stations, en fonction des besoins des applications. La bande passante offerte √† chaque station peut √™tre r√©duite ou augment√©e, mais elle reste attribu√©e √† la station. Cela permet √† la fois de garantir la stabilit√© de l'acc√®s en cas de surcharge, et d'optimiser la bande passante disponible.

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 da la technologie MIMO.

Implantation du WiMAX et perspectives de déploiement

Opérateurs commerciaux

Couverture WiMAX dans l'Orne (env. 5000 km2); les zones en vert sont couvertes, les zones blanches sont non couvertes

Le fournisseur d'acc√®s am√©ricain ClearWire, propose des acc√®s WiMAX dans plus de 30 villes aux √Čtats-Unis, ainsi que certaines villes au Danemark, en Irlande et en Belgique.

Le 6 avril 2006, le fournisseur d'acc√®s Internet fran√ßais Free filiale de Iliad, annonce la disponibilit√© imminente d'une offre WiMAX destin√©e au grand public. La distribution commerciale est confi√©e √† IFW (Iliad Free Wimax anciennement Altitude SA), filiale de Iliad. Cette soci√©t√© d√©tient une licence WiMAX valable sur l‚Äôensemble du territoire national m√©tropolitain, dans la bande de fr√©quences 3,5 GHz. Une application WiMAX doit alors appara√ģtre dans l'offre de Free, sur le m√™me principe que son offre Wi-Fi. En 2006, l'op√©rateur IFW exploite la norme 802.16d mais l'√©volutivit√© de son r√©seau offre une compatibilit√© avec la norme 802.16e. Toutefois Neuf Cegetel attaque la licence d'IFW devant le Conseil d'√Čtat apr√®s qu'une demande similaire ait √©t√© d√©bout√©e par l'Arcep. Le 30 juin 2006, le Conseil d'√Čtat rejette le recours de Neuf Cegetel, validant la d√©cision de l'ARCEP en faveur d'Iliad.

Le 7 juillet 2006, l'ARCEP publie la liste des candidats retenus pour les licences r√©gionales en France. Trois acteurs obtiennent des licences dans plus de dix r√©gions (TDF, via sa filiale HDRR ; Bollor√© (via Bollor√© telecom, HDRR et Maxtel), six conseils r√©gionaux ou collectivit√©s locales sont retenus, tandis que France T√©l√©com n'obtient que deux licences en Outre-Mer et l'op√©rteur Clearwire aucune. ANTALIS-TV diffuseur technique de la TNT est contraint de quitter le consortium Bollor√© Telecom dont il √©tait actionnaire √† hauteur de 2 000 euros, en raison de la prise de contr√īle par son principal concurrent : TDF, lequel est √©galement concurrent de Bollor√© Telecom √† travers sa filiale HDRR.

Les soci√©t√©s HDRR et Motorola signent un accord pour implanter le WiMAX mobile 802.16e en France. De leur c√īt√©, plusieurs fabricants comme Lucent, Alvarion ou Cisco souhaitent ralentir les d√©veloppements de la norme 802.16e.[r√©f. n√©cessaire]

Entre juin 2007 et janvier 2008, le consortium Bollor√© Telecom consulte des √©quipementiers WiMAX. Plusieurs sites pilotes sont r√©alis√©s et cette exp√©rimentation permet √† Bollore Telecom d'√©valuer les diff√©rentes technologies. Les soci√©t√©s Motorola, Alcatel-Lucent, Samsung et Huawei participent √† cette op√©ration. La premi√®re phase d'ouverture du r√©seau WiMAX en France est initialement pr√©vue pour juin 2008. Les op√©rateurs doivent attendre la fourniture des √©quipements WiMAX aux derni√®res normes, avant de lancer le d√©ploiement national.

Le groupe Iliad/Free/IFW détenteur de la seule licence nationale WIMAX, tient à lancer la première offre nationale de France. En parallèle, ce FAI est également candidat à pour la 4e licence 3G.

En ao√Ľt 2008, l'op√©rateur priv√© Altitude Telecom annonce[1] lancer une offre commerciale WiMAX destin√©e au grand public, sur certains d√©partements fran√ßais. Cette offre est d√©sormais disponible sous le nom WiBox[2] et s'adresse √©galement aux petites entreprises.

Notes et références

Bibliographie

  • WiMAX : Technology for Broadband Wireless Access, Loutfi Nuaymi, Wiley, 2007

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

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