institut supérieur de Technologie de l’information et management del’entreprise
PLANINTRODUCTIONDÉFINITION DU WiMAXPRINCIPE DU FONCTIONNEMENT DU WiMAXWiMAX FIXE ET MOBILEGÉNÉRALITÉSLES NORMES DE WiMAXCO...
INTODUCTIONWiMAX abréviation pour Worldwide Interoperabilityfor Microwave AccessCréé par les sociétés Intel et Alvarion en...
QU’EST CE QUE LE WIMAX? (1)WIMAX??Un standard mondial de transmission pointmultipoint par faisceaux hertzien.Normalisé par...
QU’EST CE QUE LE WIMAX? (2)Fournir une connexion internet à haut débitsur une zone de couverture de plusieursrayons de kil...
Principe de fonctionnement duWiMAX6Le cœur est la station de base, cest-à-direlantenne centrale chargée de communiqueravec...
LE WIMAX FIXE ET LE WIMAXMOBILE7Le Wimax Fixe 802.16d-2004Le Wimax Mobile 802.16e-2005Appelé Norme IEEE 802.16d ou Norme I...
GÉNÉRALITÉ(1)8Les fréquences allant de 1 à 11GHzDébits permis par le Wimax est de 75Mbits/s pourle Wimax Fixe et 30Mbits/s...
GÉNÉRALITÉ(3): PORTÉE9le WiMAX permetdobtenir des débitsmontants et descendantsde 70 Mbit/s avec uneportée de 50 kilomètre...
Standard Description Publié StatutIEEE std 802.16-2001définit des réseaux métropolitains sans filutilisant des fréquences ...
SCHÉMA DE DÉPLOIEMENT11Le WiMAX permet de mettreen place une boucle localeradio, cest-à-dire un lienpar ondes radio entrel...
ARCHITECTURE(1)12Un réseau WiMax comprend trois parties la Radio, le cœur du réseau IP etles équipements terminaux.
ARCHITECTURE(2)13La partie radiola Station de Basele contrôleur d’accèsWiMaxLe centre des opérationset maintenancele cœur ...
ARCHITECTURE(3)14Les équipements terminaux sont de troistypes.terminaux indoorterminaux outdoorterminaux mobiles
Convertir les informations de manière à lesrendre exploitable par la couche MACPARTICULARITÉS TECHNIQUES15LesCouchesduWiMa...
ARCHITECTURE PROTOCOLAIRE(1)16
ARCHITECTURE PROTOCOLAIRE(2)17La couche physique diffère en fonctionde la fréquenceles performances du WiMaxsont les meill...
ARCHITECTURE PROTOCOLAIRE (3)18WirelessMAN-SC2 : utilise unformat de modulation avec une seuleporteuse.WirelessMAN-OFDMWir...
ARCHITECTURE PROTOCOLAIRE (4)19Types de couches physiquesWirelessMAN-SC2WirelessMAN-OFDMWirelessMAN-OFDMAUtilise un format...
COUCHE PHYSIQUE: MODULATION20La modulation de fréquence permet de diviser le canal pourplusieurs utilisateurs et surtout r...
COUCHE PHYSIQUE:DUPLEXAGE(1)21Duplexage FDD (Frequency Division Duplex)– Multiplexage avec duplex fréquentiel, où les voie...
COUCHE PHYSIQUE:DUPLEXAGE(2)22Duplexage TDD (Temporel Division Duplex)– Multiplexage temporel dans les deux sens detransmi...
COUCHE PHYSIQUE: PARTICULARITÉS23FEC (Forward Error Correction)un mécanisme de correction d’erreur quipermet d’augmenter l...
LA COUCHE LIAISON: LES SOUS-COUCHE MAC24On distingue trois sous-couches MACService-specific convergence sublayers: lacouch...
LA COUCHE LIAISON: LESSOUS-COUCHE MAC25La couchedeconvergencePermet de convertir les données de taillevariable qui ont été...
LA COUCHE LIAISON: LESSOUS-COUCHE MAC26La sous-couchecommuneLe WiMax est un protocole point à multipoint, lacouche MAC doi...
LA COUCHE LIAISON: LESSOUS-COUCHE MAC27La sous-couchesécuritéCertificat digitalX.509Certificat dufabriquantEtablissent un ...
28ETABLISSEMENT D’UNECOMMUNICATION: LES ÉTAPESLes équipements doiventpouvoir s’adapter.Les paramètres transmisdans la tran...
LA TRAME DE WIMAX29La trame se décompose en trois partiesDonne les informations principalessur le transfert des informatio...
LA TRAME DE WIMAX(1)• L’en-têtes de la trame Wimax est de deux types30
31HT: header type nous donne le type d’en-tête, on peutainsi définir la trame comme incrémentale ou agrégéeEC: Encryption ...
LA TRAME DE WIMAX(2)32Payload est la partie où les données sont transportées,ilconstitue la partie centrale de la trame Wi...
33LA SÉCURITÉ(1)Le Wimax Mobile est l’une des meilleures technologies sans filau niveau de la sécuritéKey Management Proto...
34LA SÉCURITÉ(2)Device/User AuthenticationSupporté grâce au protocole EAP en fournissant dessupports SIM-based, USIM-based...
35LA SÉCURITÉ(3)Control Message ProtectionLes données de contrôle sont protégées suite à l’utilisationde l’AES ou du MD5L’...
36WIMAX ET LE QOSLe standard WiMAX intègre nativement la notion de Qualitéde Service (QoS pour Quality Of Service), qui es...
CONCLUSION37Le Wimax est une technologie actuellement très répanduepour les zones rurales. Elle permet aux opérateurs dede...
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  1. 1. institut supérieur de Technologie de l’information et management del’entreprise
  2. 2. PLANINTRODUCTIONDÉFINITION DU WiMAXPRINCIPE DU FONCTIONNEMENT DU WiMAXWiMAX FIXE ET MOBILEGÉNÉRALITÉSLES NORMES DE WiMAXCONCLUSIONSÉCURITÉ ET QoSLES COUCHES PHYSIQUES & MACARCHITECTURESARCHITECTURES PROTOCOLAIRES
  3. 3. INTODUCTIONWiMAX abréviation pour Worldwide Interoperabilityfor Microwave AccessCréé par les sociétés Intel et Alvarion en 2002WiMAX est le label commercial délivré par leWiMAX ForumLOGO-Officiel3
  4. 4. QU’EST CE QUE LE WIMAX? (1)WIMAX??Un standard mondial de transmission pointmultipoint par faisceaux hertzien.Normalisé par l’IEEE 802.16 et reconnu parl’UIT comme un standard IMT 2000Le WiMax permet de transmettre jusqu’à 8 km en zoneurbaine, 15 km en zone périurbaine et plus de 20 km enzone rurale.4
  5. 5. QU’EST CE QUE LE WIMAX? (2)Fournir une connexion internet à haut débitsur une zone de couverture de plusieursrayons de kilomètres.Le débit diminue avec la présence d’obstacles que l’ondétermine avec les termes LOS (line of sight : présenced’obstacles) et NLOS (Non line of sight : pas de présenced’obstables).5LIMITESLe débit réel lors de la présence dobstacles ne pourraainsi excéder 20 Mbit/s.
  6. 6. Principe de fonctionnement duWiMAX6Le cœur est la station de base, cest-à-direlantenne centrale chargée de communiqueravec les antennes dabonnés (subscribersantennas).Parle ainsi de liaison point-multipoints pour désigner le mode decommunication du WiMAX
  7. 7. LE WIMAX FIXE ET LE WIMAXMOBILE7Le Wimax Fixe 802.16d-2004Le Wimax Mobile 802.16e-2005Appelé Norme IEEE 802.16d ou Norme IEEE802.16-2004 (juin 2004)Antenne semblable à l’antenne Tv.Utilisation d’une bande de fréquence allant de 2à 11 GHzConnexion Haut Débit : 75Mbits/s sur unedistance de 6 à 8km (utile pour les zones noncouvertes par l’ADSL)Appelé Norme IEEE 802.16eAucune installation encore réalisée.Permettrait une connexion omniprésente parl’intermédiaire d’un appareil mobileMoindre coût que pour une installation Wifiou filaireUtilisation d’une bande de fréquence allant de2 à 6 GHzDébit : 30 Mbits/s sur une distance allantjusqu’à 3,5km
  8. 8. GÉNÉRALITÉ(1)8Les fréquences allant de 1 à 11GHzDébits permis par le Wimax est de 75Mbits/s pourle Wimax Fixe et 30Mbits/s pour le Wimax MobileApplications du WiMax
  9. 9. GÉNÉRALITÉ(3): PORTÉE9le WiMAX permetdobtenir des débitsmontants et descendantsde 70 Mbit/s avec uneportée de 50 kilomètresLe standard WiMAXpossède lavantage depermettre uneconnexion sans filentre une BTS et desmilliers dabonnés sansnécessiter de lignevisuelle directe LineOf Sight, « LOS » ouNLOS « Non Line OfSight ».Le débit réel lors de laprésence dobstacles nepourra ainsi excéder 20Mbit/s.
  10. 10. Standard Description Publié StatutIEEE std 802.16-2001définit des réseaux métropolitains sans filutilisant des fréquences supérieuresà 10 GHz (jusquà 66 GHz)8 avril 2002obsolètesIEEE std 802.16c-2002définit les options possibles pour lesréseaux utilisant les fréquences entre 10et 66 GHz.15 janvier 2003IEEE std 802.16a-2003amendement au standard 802.16 pour lesfréquences entre 2 et 11 GHz.1er avril 2003IEEE std 802.16-2004(également désigné802.16d)il sagit de lactualisation (la révision) desstandards de base 802.16, 802.16a et802.16c.1er octobre 2004 obsolète/actifsIEEE 802.16e (égalementdésigné IEEE std 802.16e-2005)apporte les possibilités dutilisation ensituation mobile du standard,jusquà 122 km/h7 décembre 2005actifsIEEE 802.16f Spécifie la MIB (Management InformationBase), pour les couches MAC (MediaAccess Control) et PHY (Physical)22 janvier 2006IEEE 802.16m Débits en nomade ou stationnairejusquà 1 Gbit/s et 100 Mbit/s en mobilegrande vitesse. Convergence destechnologies WiMAX, Wi-Fi et 4G2009 (IEEE 802.16-2009) actifsLES NORMES WIMAX10
  11. 11. SCHÉMA DE DÉPLOIEMENT11Le WiMAX permet de mettreen place une boucle localeradio, cest-à-dire un lienpar ondes radio entrelutilisateur et le point decollecte, appelé "station debase".Assure la liaisonavec le réseauinternet mondial.Alimentant lémetteurWiMAX une antenneWiMAX, ou "stationde base", placée surun point hautPermet dassurer lacouverture maximaleentre lantenne etlutilisateur, plusieurskilomètres detransmission sans filLe WiMAX peut assurerune transmission sansligne de vueChez l’abonné, uneantenne WiMAX assure laliaison entre lémetteur dela zone et léquipementconnecté
  12. 12. ARCHITECTURE(1)12Un réseau WiMax comprend trois parties la Radio, le cœur du réseau IP etles équipements terminaux.
  13. 13. ARCHITECTURE(2)13La partie radiola Station de Basele contrôleur d’accèsWiMaxLe centre des opérationset maintenancele cœur du réseau IPla passerelle d’accès auréseaules éléments deconnexion au réseauHome AgentServeur AAA
  14. 14. ARCHITECTURE(3)14Les équipements terminaux sont de troistypes.terminaux indoorterminaux outdoorterminaux mobiles
  15. 15. Convertir les informations de manière à lesrendre exploitable par la couche MACPARTICULARITÉS TECHNIQUES15LesCouchesduWiMax??une couche physique ainsi que trois sous-couches MAC.Le protocole WiMax doit supporter aussi bien lestransferts asynchrones de l’ATM que les transferts depaquetsUtilisation d’une sous-couche de convergence
  16. 16. ARCHITECTURE PROTOCOLAIRE(1)16
  17. 17. ARCHITECTURE PROTOCOLAIRE(2)17La couche physique diffère en fonctionde la fréquenceles performances du WiMaxsont les meilleures.Requiert la propagation en« line of sight ».La couche physique qui estutilisée => « WirelessMan-SC. »Supporte deux types de duplexage FDDet TDD
  18. 18. ARCHITECTURE PROTOCOLAIRE (3)18WirelessMAN-SC2 : utilise unformat de modulation avec une seuleporteuse.WirelessMAN-OFDMWirelessMAN-OFDMALes couches physiques pour cesfréquences sont adaptées à la propagationen « none line of sight ». Il faudra ainsiprévoir la gestion du multipath.Trois types de couches physiques
  19. 19. ARCHITECTURE PROTOCOLAIRE (4)19Types de couches physiquesWirelessMAN-SC2WirelessMAN-OFDMWirelessMAN-OFDMAUtilise un format demodulation avec une seuleporteuse.utilise un multiplexageorthogonal à division defréquence avec 256 points detransformationL’accès à cette couchephysique s’effectue enTDMA.utilise un multiplexageorthogonal à division defréquence avec 2048 points detransformationPermet de supporter demultiples récepteurs.
  20. 20. COUCHE PHYSIQUE: MODULATION20La modulation de fréquence permet de diviser le canal pourplusieurs utilisateurs et surtout rendre le signal moins sensible auxperturbations extérieures et une meilleure transmission.ModulationModulation OFDM Modulation OFDMAPermet 256 points detransformationEn transmettant sur plusieurs fréquencesorthogonales on diminue la perception desinterférences notamment en « nlos »Permet 2048 points detransformationOFDMA (Orthogonal Frequency DivisionMultiples Acces) même principe que l’OFDMmais alloue les fréquences à plus qu’unutilisateur
  21. 21. COUCHE PHYSIQUE:DUPLEXAGE(1)21Duplexage FDD (Frequency Division Duplex)– Multiplexage avec duplex fréquentiel, où les voiesmontantes et descendantes utilisent les mêmes intervallesde temps, mais avec des fréquences séparées.Wimax utilise le HFDD ( half-duplex FDD)Mixage des liens pour offrir tour a tour du full et du half
  22. 22. COUCHE PHYSIQUE:DUPLEXAGE(2)22Duplexage TDD (Temporel Division Duplex)– Multiplexage temporel dans les deux sens detransmission sur une seule fréquenceles voies montantes et descendantes utilisent à tour de rôlela même fréquence
  23. 23. COUCHE PHYSIQUE: PARTICULARITÉS23FEC (Forward Error Correction)un mécanisme de correction d’erreur quipermet d’augmenter le débit et la résistance àl’environnementLes données critiques (trames de control etd’accès initial) sont transmises avec unecorrection d’erreur encore plus robusteLes options de la FEC sont couplées avec QPSK(Quadrature Phase Shift Key), 16-QAM (QuadratureAmplitude Modulation) et 64-QAM.Ces associations permettent de privilégier la robustesse oul’efficacité, ainsi qu’un débit optimisé en fonction des conditions detransmission
  24. 24. LA COUCHE LIAISON: LES SOUS-COUCHE MAC24On distingue trois sous-couches MACService-specific convergence sublayers: lacouche de convergenceCommon part sublayer : la sous-couchecommunesecurity sublayer : la sous-couche desécurité
  25. 25. LA COUCHE LIAISON: LESSOUS-COUCHE MAC25La couchedeconvergencePermet de convertir les données de taillevariable qui ont été reçues (MAC PDUs(Protocol Data Units)) en bloc de taille fixeExiste deux types de sous-couches de convergences.Qui permettent de traiter deux types de services : le traficATM et les paquets (IPv4, Ethernet, …).Un pointeur se trouve au début du bloc et pointe vers leprochain en-tête MAC PDUTransmettre les SDU (Service Data Unit) à la bonneconnexion MAC.Préserver ou d’activer la QoS et d’allouer de la bandepassante.Supprimer les en-têtes des paquets et les reconstituer afind’améliorer la charge utile.
  26. 26. LA COUCHE LIAISON: LESSOUS-COUCHE MAC26La sous-couchecommuneLe WiMax est un protocole point à multipoint, lacouche MAC doit ainsi pouvoir supporter ce typed’architecture.Une station de base communique avec différentesstations réceptrices.Utilisation d’un lien descendant surlequel elle utilise le multiplexageTDM pour les donnéeLe lien montant quant à lui estpartagé entre tous les abonnées grâceau mode TDMA
  27. 27. LA COUCHE LIAISON: LESSOUS-COUCHE MAC27La sous-couchesécuritéCertificat digitalX.509Certificat dufabriquantEtablissent un lien entre l’adresse MAC et la clépublique RSA de la station de base.Ces informations sont envoyées de la station debase vers la station réceptrice dans une requêted’autorisationRéseau capable de contrôlerl’identité de la station réceptrice.
  28. 28. 28ETABLISSEMENT D’UNECOMMUNICATION: LES ÉTAPESLes équipements doiventpouvoir s’adapter.Les paramètres transmisdans la transmissioninitiale sont contenus dansla carte du lien montant.Les informations serontégalement présentes danschaque trameLa station émettrice vachoisir une puissanced’émissionSi elle n’obtient pas deréponse, elle vaaugmenter cettepuissance jusqu’àobtenir une réponse dela station de base.Si la station de base nesoit pas en mesure dedécoder certainesinformationsElle prévient la stationréceptrice qui varetransmettre lemessage sans modifiersa puissanced’émission.Cette retransmission estpossible puisque lastation de base précisel’identifiant de la tramequ’elle n’a pas réussit àdécoderLes échanges se sontbien passésla station de basetransmet les différentsparamètres à la stationréceptrice
  29. 29. LA TRAME DE WIMAX29La trame se décompose en trois partiesDonne les informations principalessur le transfert des informationsCorrespond aux donnéestransportées par la trame.Facultatif, il permet au récepteur dela trame de vérifié l’intégrité de latrame
  30. 30. LA TRAME DE WIMAX(1)• L’en-têtes de la trame Wimax est de deux types30
  31. 31. 31HT: header type nous donne le type d’en-tête, on peutainsi définir la trame comme incrémentale ou agrégéeEC: Encryption Control informe sur l’encryption de latrame, si le champ est nul alors la trame n’est pasencryptéeRSV: Reserved définie une réservationLEN: Lenght donne la longueur du paquet encomprenant l’en-tête et le CRC s’il est présentEKS: Ecryption Key Sequence est l’index de la cléd’encryptageLA TRAME DE WIMAX(2)
  32. 32. LA TRAME DE WIMAX(2)32Payload est la partie où les données sont transportées,ilconstitue la partie centrale de la trame Wimax.• MAC Management Message:• Il existe trois types de management de message : La connexion basique («Basic Management Connection »), ce type de management est utilisé pourl’envoi de messages courts ou critiques.• La première connexion de management (« Primary ManagementConnection»). Le Wimax utilise ce type de management pour les messageslongs tolérant sur les délais de réception.• Enfin la deuxième connexion de management («Secondary ManagementConnection») utilisée pour les transferts de messages standards comprenantles paquets des protocoles DHCP, TFTP, SNMP, etc.
  33. 33. 33LA SÉCURITÉ(1)Le Wimax Mobile est l’une des meilleures technologies sans filau niveau de la sécuritéKey Management Protocol : Privacy and KeyManagement Protocol Version 2(PKMv2) est la base de la sécurité du Wimax Mobilecomme défini dans la norme802.16eGère la sécurité au niveau de la couche MAC en utilisantdes messages de type PKM-REQ/RSP PKM EAPauthentication, Traffic Encryption Control, Handover KeyExchange et Multicast/Broadcast
  34. 34. 34LA SÉCURITÉ(2)Device/User AuthenticationSupporté grâce au protocole EAP en fournissant dessupports SIM-based, USIM-based ou Digital Certificateou UserName/PasswordbasedL’AES-CCM est l’algorithme de chiffrement utilisée pourprotéger les données des utilisateurs à travers l’interfaceMAC du Wimax Mobile. Les clés sont générées parl’authentification EAP.Traffic Encryption
  35. 35. 35LA SÉCURITÉ(3)Control Message ProtectionLes données de contrôle sont protégées suite à l’utilisationde l’AES ou du MD5L’authentification dans le fast handover est optimisé grâceau mécanisme du 3-way Handshake. De même, cemécanisme permet de lutter contre les attaques de man-in-the-middle.Fast Handover Support
  36. 36. 36WIMAX ET LE QOSLe standard WiMAX intègre nativement la notion de Qualitéde Service (QoS pour Quality Of Service), qui est la capacité àgarantir le fonctionnement dun service à un utilisateur.Dans la pratique, WiMAX permet ainsi de réserver une bande-passante pour un usage donné.Certains usages ne peuvent pas tolérer de goulotsdétranglement. Cest le cas notamment de la voix sur IP(VOIP) car la communication orale ne peut pas tolérer decoupures de lordre de la seconde.
  37. 37. CONCLUSION37Le Wimax est une technologie actuellement très répanduepour les zones rurales. Elle permet aux opérateurs dedesservir ces zones en haut débit pour des coûtsraisonnablesLe réseau Wimax, bien qu’encore peu disponible, est enpleine évolution et offrira dans quelques années une réellealternative à la téléphonie mobile que nous connaissonsactuellement.Il est vraisemblable quavec ses qualités en termes desécurité, daccessibilité ainsi que de qualité de services leWimax devienne une des pierres angulaires des futurestechnologies de quatrième génération.
  38. 38. 39

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