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Etude et dimensionnement d'un réseau wimax : cas de douala1.com

( Télécharger le fichier original )
par Benjamin TANGA LOUK
Ecole Nationale Supérieure Polytechnique (UYI-Cameroun) - Ingénieur de Conception des Génies électrique et des Télécommunications 2009
  

Disponible en mode multipage

DEDICACES

À

· Mes parents, Mr et Feue Mme LOUK,

· Francine MBENG NDIP TABE,

· Raïssa Nadège HYOCKBA,

· Mon frère cadet, Guy-Bertrand EBASSA.

En reconnaissance des sacrifices consentis

REMERCIEMENTS

Ce travail a été effectué à la Division Technique de Douala1.com, Département Ingénierie, Groupe Telecoms. Il a été dirigé par le Professeur Emmanuel TONYE, enseignant au Département des Génies Electriques et des Télécommunications de l'Ecole Nationale Supérieure Polytechnique, et encadré par l'Ingénieur TADOMGNO Guy Pascal, Responsable du Telecoms Group de Douala1.com. Je les remercie de m'avoir accueilli et encadré.

· Je remercie le Professeur Emmanuel TANYI d'avoir accepté de présider le Jury chargé d'évaluer mon mémoire.

· Le Professeur Emmanuel TONYE a accepté sans hésitation de diriger ce travail, en me prodiguant d'abondants conseils et mises en garde : je l'en remercie infiniment.

· Je remercie les Docteurs Olivier VIDEME BOSSOU et Edouard ONDOUA, Chargés de Cours au Département des Génies Electriques et des Télécommunications, d'avoir accepté de contribuer à l'évaluation de ce mémoire, en tant que membre du Jury.

· Je remercie la société Douala1.com, hôte du stage ayant conduit à la rédaction du présent mémoire.

Mes remerciements vont également à l'endroit de :

· Ma très chère grande famille,

· Ma très chère soeur ainée CHOUCHOU,

· Des familles LOUK, NGAH, MESSI, et NJOYA,

· M. Georges TCHOUNKEU,

· Mme Philomène NDJOA,

· Mon très cher oncle décédé NJOYA Martin,

· Tous mes Amis,

· Tous mes camarades de classe et de promotion.

· Je remercie enfin Celui Par Qui rien n'est impossible.

GLOSSAIRE

ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Loop.

ATM

Asynchronous Transfer Mode

AU

Access Unit.

BTS

Base Transceiver Station, station de base.

CDMA

Code Division Multiplexing Access.

DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol.

DL

Down Link, communications en lien descendant.

DS-CDMA

Direct Sequence CDMA.

FCH

Frame Control Header.

FEC

Forward Error Correction Coding, codage correcteur d'erreurs.

FH-CDMA 

Frequency Hopping CDMA.

GSM

Global System for Mobile communications, Système Global pour les communications Mobiles.

HFC

Hybrid Fibre-Coaxial

HSDPA

High Speed Downlink Packet Access.

HST 

Hot StandBy, commutation à chaud, au niveau des émetteurs.

ICC 

Interférence Co- Canal.

IDU 

Indoor Unit, module intérieur d'un équipement radio.

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers.

ISS

Interférences Inter-Symboliques.

IP

Internet Protocol.

MAC

Media Access Control.

MIMO

Multiple Input Multiple Output.

MPLS

Multi Protocol Label Switching.

NLOS 

Non Line Of Sight.

OC

Optical Carrier.

ODU

Outdoor Unit, module extérieur d'un équipement radio.

OFDM

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDMA

Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access.

OSI

Open Systems Interconnection.

PBH

Peak Busy Hour, Heure de pointe.

PDU

Protocol Data Unit.

QAM

Quaternary Amplitude Modulation, modulation d'amplitude en quadrature.

QPSK

Quadratic Phase Shift Keying, modulation à déplacement de phase en quadrature.

SAT3

South Atlantic 3.

RESUME / ABSTRACT

Le déploiement d'un réseau WiMAX constitue un investissement colossal lié essentiellement au coût des infrastructures. La mise en place du réseau d'accès radio représente une partie majoritaire du total des investissements en infrastructures. Dans ce contexte, le dimensionnement des éléments du réseau d'accès radio devient, pour un opérateur, un enjeu fondamental permettant de prévoir de façon exacte ses investissements et de garantir une bonne qualité de service aux utilisateurs. Douala1.com S.A voudrait renforcer son rang de géant national dans la fourniture des connexions haut débit à travers le WiMAX qui est l'une des technologies les plus sollicitées dans le domaine de la transmission des données par ondes radio. Il est donc question dans ce projet de proposer une méthodologie de déploiement d'un nouveau réseau WiMAX dans la ville de Douala en se basant sur des modèles de propagations et de trafic bien définis, puis de le simuler afin de valider la méthode.

The deployment of a WiMAX network is a huge investment primarily related to the cost of infrastructures. The establishment of a radio access network represents a majority of total investment in infrastructures. In this context, planning the radio access network becomes, for an operator, a fundamental challenge to accurately predict its investments and also to ensure good quality of service to end users.

Douala1.com SA would like to strengthen its position as a national giant in providing broadband connections through WiMAX, which is one of the most requested in the field of data transmission by radio waves. The aim of this project is firstly to propose a methodology of deploying a WiMAX network in the city of Douala on the basis of propagation models and traffic models well defined, and then to simulate the network in order to validate the process.

LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX

Liste des figures

Figure 1.1: Organigramme de fonctionnement de Douala1.com. 5

Figure 1.2: Normes de réseaux sans fils. 7

Figure 1.3: Universalité du WiMAX Forum. 10

Figure 1.4: Classification des technologies concurrentes du WiMAX. 13

Figure 1.5: Atouts et applications du 802.16. 14

Figure 2.1: Architecture d'un réseau WiMAX. 17

Figure 2.2: Modèle en couche du WiMAX. 18

Figure 2.3: Principe de l'OFDM. 19

Figure 2.4: Représentation dans le domaine fréquentiel d'un symbole OFDM. 20

Figure 2.5: Chaîne de transmission complète. 20

Figure 2.6: La technique OFDMA 21

Figure 2.7: Principe de la modulation adaptative. 22

Figure 2.8: Structure d'une trame WiMAX. 22

Figure 3.1: Topologie de la BLR Douala1.com. 26

Figure 3.2: Interconnexion de sites via la BLR. 26

Figure 3.3: Equipements du système BreezeAcces XL 27

Figure 3.4: DS, TH, FH - CDMA. 29

Figure 3.5: Carte de couverture du réseau BreezeAccess de Douala1.com. 30

Figure 4.1: Etapes du déploiement du réseau WiMAX [9] 33

Figure 4.2: Modèle technique de planification du WiMAX. 34

Figure 4.3: Modèle de pertes en chemin d'Erceg C. 37

Figure 4.4: Principe de détermination de la surface d'une cellule. 38

Figure 4.5: Estimation du rapport cyclique en DL. 39

Figure 4.6: Durée d'un symbole OFDMA 41

Figure 4.7: Le préfixe cyclique (G). 42

Figure 5.1: Motifs de réutilisation des fréquences. 44

Figure 5.2: Principe des antennes SIMO et MIMO. 45

Figure 5.3: Stations de base (1x2) SIMO et (2x2) MIMO. 46

Figure 5.4: BTS à antenne adaptative. 47

Figure 5.5: Eléments d'une station de base WiMAX 48

Figure 5.6: Stations de base WiMAX. 49

Figure 5.7: Transmission utilisant une liaison sans fil dédiée. 50

Figure 6.1: Bilan de puissances. 52

Figure 6.2: Densité de la population à Douala [18]. 54

Figure 6.3: Profils des abonnés de Douala1.com. 56

Figure 6.4: Gestion du spectre radio. 57

Figure 6.5: Plan de répartition des fréquences. 58

Figure 7.1: Disposition des sites sur une carte de Douala. 61

Figure 7.2: Configuration de base d'un secteur. 62

Figure 7.3: Configuration d'antenne en (2x2 MIMO-B). 63

Figure 7.4: Configuration du modèle de perte. 63

Figure 7.5: Configuration d'un élément émetteur. 64

Figure 7.6: Eléments récepteurs. 65

Figure 7.7: Définition des caractéristiques du symbole OFDMA. 65

Figure 7.8: Equipement d'abonné. 66

Figure 7.9: Hypothèses de simulation. 67

Figure 7.10: Modèle de trafic. 67

Figure 7.11: Carte de la puissance reçue. 68

Figure 7.12: Carte du SNR. 69

Figure 7.13: Carte des modulations numériques. 70

Liste des tableaux

Tableau 1.1: Opérateurs WiMAX: cas du Cameroun. 10

Tableau 1.2: Evolution de la norme 802.16. 11

Tableau 1.3: Comparaison de quelques technologies sans fil. 14

Tableau 2.1: Les différents types de couches physiques. 18

Tableau 3.1: Catégories d'offres de Douala1.com. 25

Tableau 3.2: Spécifications techniques du système BreezeAcces XL [4]. 28

Tableau 4.1: Paramètres du modèle d'Erceg. 37

Tableau 4.2: Etapes de détermination de la densité de données. 39

Tableau 5.2: Outil de simulation et constructeur. 50

Tableau 5.1: Optical Carrier Level. 50

Tableau 6.1: Paramètres du dimensionnement de couverture. 53

Tableau 6.2: Décomposition en régions de la métropole Douala. 55

Tableau 6.3: Estimation des exigences en capacité lors du PBH. 55

Tableau 6.4: Densité de données requise pour l'année 10. 56

Tableau 7.1: Paramètres de simulations. 60

SOMMAIRE

DEDICACES i

REMERCIEMENTS ii

GLOSSAIRE iii

RESUME / ABSTRACT v

LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX vi

SOMMAIRE ix

1ère Partie Introduction 1

2è Partie Contexte 3

Chapitre 1: Généralités sur le WiMAX 3

Introduction 3

1.1 Présentation de l'entreprise Douala1.com 4

1.2 Les réseaux sans fil 6

1.2.1 Solutions des réseaux sans fil 6

1.2.2 Avantages des réseaux sans fil 7

1.2.3 Défauts des réseaux sans fil 8

1.3 Fondamentaux sur WiMAX [4] 8

1.3.1 Naissance de la norme 802.16 8

1.3.2 Le WiMAX Forum 9

1.3.3 Le WiMAX au Cameroun 10

1.3.4 La normalisation WiMAX 11

1.3.5 La mobilité WiMAX 12

1.4 Technologies concurrentes 12

1.4.1 WiMAX et 3G 12

1.4.2 WiMAX et WiFi 13

1.4.3 Les applications du WiMAX 14

Conclusion 15

Chapitre 2: Techniques du WiMAX 16

Introduction 16

2.1 Architecture d'un réseau WiMAX 16

2.2 Couches de protocole 17

2.3 Multiplexage - Modulation 19

2.3.1 La technique OFDM 19

2.3.2 La technique OFDMA 21

2.3.3 Modulation adaptative-codage 21

2.4 Structure d'une trame WiMAX 22

Conclusion 23

3è Partie Problématique 24

Chapitre 3: BLR de Douala1.com 24

Introduction 24

3.1 Les offres de Douala1.com 24

3.2 Le réseau BLR 25

3.3 Technologie et techniques 27

3.3.1 Équipements 27

3.3.2 Rappel sur la technique FH-CDMA 28

3.4 Couverture actuelle 29

Conclusion 30

4è Partie Méthodologie 32

Chapitre 4: Le processus de déploiement 32

Introduction 32

4.1 Étapes de déploiement 32

4.2 Algorithme de dimensionnement 34

4.2.1 Modèle d'Erceg - Surface de la cellule 35

4.2.2 Estimation du besoin en capacité 38

4.2.3 Largeur du canal 40

Conclusion 42

Chapitre 5: Autres facteurs de déploiement 43

Introduction 43

5.1 Gestion optimale du spectre radio 43

5.1.1 Régulation de fréquences 43

5.1.2 Motif de réutilisation des fréquences 44

5.2 Configurations d'antennes 45

5.2.1 Station de Base (1xn) SIMO 45

5.2.2 Station de Base (nxm) MIMO 45

5.2.3 Station de base à antennes intelligentes 46

5.3 La station de base 47

5.3.1 Les infrastructures 48

5.3.2 Les équipements 48

5.3.3 La transmission (Backhauling) 49

5.4 Outil de simulation-constructeur 50

Conclusion 51

5è Partie Résultats 52

Chapitre 6: Résultats 52

Introduction 52

6.1 Nombre de station de base 52

6.2 Densité de données requise-sectorisation 54

6.2.1 Région métropolitaine 54

6.2.2 Exigences en capacité lors du PBH 55

6.2.3 Sectorisation 57

6.3 Planification des fréquences 57

6.4 Configurations de la station de base 58

Conclusion 58

Chapitre 7: Simulations 59

Introduction 59

7.1 Paramètres de simulations 59

7.2 Configurations du simulateur 60

7.2.1 Positionnement des sites. 60

7.2.2 Configuration des stations de base. 61

7.2.3 Configuration des équipements d'abonné. 66

7.2.4 Hypothèses de simulation. 66

7.3 Résultats des simulations 68

7.3.1 Puissance reçue 68

7.3.2 Rapport signal sur bruit (SNR) 69

7.3.3 Modulations numériques 70

Conclusion 71

6ème Partie Conclusion 72

BIBLIOGRAPHIE 74

ANNEXE I1ère Partie Introduction

Introduction

Un réseau peut être vu comme l'ensemble de ressources mises en place pour offrir un ensemble de services. L'évolution des services et des trafics qui en découlent a piloté, dans les dernières années, l'évolution technologique permettant d'augmenter la capacité et les fonctionnalités des ressources des réseaux. Par ailleurs la concurrence a amené une baisse des prix de la plupart des services classiques, ce qui a réduit les revenus de certains opérateurs. L'offre de services innovants et l'amélioration de la qualité des services existants requièrent une évolution de la bande passante à l'accès. Ainsi, des technologies comme l'ADSL, les réseaux HFC et le WiMAX se sont développées.

La société Douala1.com qui fait partie des pionniers nationaux dans le domaine des services réseau de télécommunications, pour remédier aux limitations de sa BLR, veut aborder le domaine de la technologie WiMAX dans le but de profiter de toutes les opportunités qu'elle offre à savoir Bande passante, QoS dans le réseau, Nouveaux services multimédia et Mobilité. À cet effet, il nous a été confié dans le cadre de notre mémoire de fin d'étude le sujet intitulé : « Étude et dimensionnement d'un réseau WiMAX: cas de Douala1.com ».

Dans ce contexte, la mission qui nous concerne se résume en trois principaux points : étudier les caractéristiques et relever les insuffisances de la BLR de Douala1.com; dimensionner le réseau d'accès WiMAX susceptible de desservir la totalité de la ville de Douala et raccordable au Backbone MPLS en cours de déploiement ; simuler et implémenter cette solution.

Pour faire état de notre contribution à la réussite de cette mission à Douala1.com nous avons organisé ce mémoire autour de sept chapitres.

Les deux premiers chapitres nous plongent dans le vif du contexte ; ils retracent de façon sommaire l'évolution et le développement de la norme WiMAX et en donne les principes de base. La problématique est exposée au chapitre 3, dans lequel nous rappelons la préoccupation principale liée au sujet. Elle est suivie par la méthodologie aux chapitres 4 et 5. Dans ces deux chapitres, nous exposons la solution que nous proposons, ainsi que les moyens utilisés pour y parvenir. Au chapitre 6 nous présentons les résultats de notre travail. Le chapitre 7 est réservé à la présentation des simulations effectuées. Enfin, la conclusion est libellée en dernière partie; on y trouvera en outre les perspectives envisageables pour ce travail.

5è Partie Résultats

Chapitre 1 : Résultats

Introduction

Au terme de la description de l'ensemble des opérations mentionnées tout au long de ce projet, nous allons consacrer cette partie à la présentation des résultats essentiels aux quels nous sommes parvenus sur la base des hypothèses posées dans la partie méthodologie.

1.1 Nombre de station de base

Pour l'estimation de la couverture, les paramètres de conception ont étés regroupés dans le Tableau 6.1, ce qui a conduit au bilan de puissance de la Figure 6.1.

Figure 1.1: Bilan de puissances.

Paramètre

Notation

Valeur

Commentaire

 

Bande de fréquence

Band

3 400 - 3 432 MHz

Bande à licence

Largeur du spectre

BT

32 MHz

Hauteur de la BST

Hbs

30 m

Hauteurs typiques

Hauteur du mobile

Hms

2 m

Surface de la ville

SDla

210 km² [19]

 

Modèle ERCEG

Erceg C

Terrain plat à faible densité d'arbre (Douala)

Equipements [14]

Description

Modèle

Constructeur

Station de Base WiMAX

BreezeMAX™ 3.3 - 3.8 GHz BAND

ALVARION

Equipement d'abonné WiMAX

BreezeMAX™ CPE Self Install

Station de Base WiMAX

Bande de fréquence

1.5GHz; 2.3GHz; 2.5GHz; 3.3 - 3.8GHz ; 5 GHz

Capacité

Jusqu'à 72Mbps par secteur et 432 Mbps par BS

PHY

256 FFT OFDMA et 512 FFT SOFDMA pour mobile WiMAX

Mode Duplex

FDD / TDD

Modulations

64QAM à BPSK (8 nivaux d'adaptation)

FEC

Reed Solomon : Rendement: 1/2, 2/3, 3/4

Largeur du canal

1.75MHz, 3.5GHz, 5MHz, 7MHz, 10 MHz

Puissance max.

34dBm

Antenne

16,5 dBi - (60, 90, 120, Omni)

Equipement d'abonné WiMAX

Bande de fréquence

1.5GHz; 2.3GHz WCS; 2.5GHz BRS ; 3.3 - 3.8GHz ; 5 GHz

PHY

OFDM 256 FFT

Mode Duplex

FDD / TDD

Modulations

64QAM à BPSK (8 nivaux d'adaptation)

Largeur du canal

1.75MHz, 3.5GHz, 5MHz, 7MHz, 10 MHz

Puissance max.

24dBm

Antenne

18 dBi intégrée, 12 dBi window mounted et 9 dBi 6 éléments

Sensibilité

-82/-85 dBm pour modulations élevées (QAM), -100/-103 dBm (BPSK)

Tableau 1.1: Paramètres du dimensionnement de couverture.

Les cellules auront un rayon 3,8 km. Et sachant qu'on dénombre autant de sites qu'il y a d'éléments hexagonaux (Figure 4.4), on déduit le nombre de sites en divisant la surface de la ville de Douala par la surface d'une cellule. Soit :

6 sites d'environ 35 km² chacun.

1.2 Densité de données requise-sectorisation

1.2.1 Région métropolitaine

La métropole de Douala est composée d'un centre urbain à forte densité de population, entouré de zones de moins en moins dense. Partant de la carte de répartition de la population dans la ville de Douala Figure 6.2, nous avons estimé la décomposition en régions du Tableau 6.2.

Figure 1.2: Densité de la population à Douala [19].

Nous avons considéré comme région urbaine, l'ensemble des zones où la densité de la population est au moins égale à 150 habitants / ha.

Milieu

Superficie

Urbain

120 km²

Suburbain

90 km²

Total

210 km²

Tableau 1.2: Décomposition en régions de la métropole Douala.

1.2.2 Exigences en capacité lors du PBH

Le Tableau 6.3 résume les hypothèses retenues pour le niveau d'activité tolérable, le rapport cyclique minimal des communications DL sur une session Web, et le débit minimal par utilisateur. Hypothèses posées pour le PBH, selon les profils des abonnés de Douala1.com illustrés à la Figure 6.3.

Profil

client

Pourcentage du marché

PBH Activity

1/N actifs

Rapport Cyclique DL

Débit min. /abonné

au PBH

Professionnel

35 %

N = 5

25 %

1024 kbps

Personnel

45 %

N = 7

25 %

512 kbps

Occasionnel

20 %

N = 30

25 %

128 kbps

Moyenne sur l'ensemble des clients

N 7

25 %

D 615 kbps

Tableau 1.3: Estimation des exigences en capacité lors du PBH.

Une bande passante minimale de 512 kbps permettrait, à un utilisateur au profil «personnel» de télécharger une pièce jointe d'environ 30 pages1(*) d'un E-mail en moins de 6 secondes. Ce débit requis pendant l'heure de pointe correspond au pire des cas. En effet, si l'activité sur le réseau chute, l'abonné aura accès à plus de bande passante. Cela permettrait le téléchargement du document ci-dessus mentionné plus vite.

Figure 1.3: Profils des abonnés de Douala1.com.

L'étude du marché menée par Douala1.com a conduit à une estimation de 15 000 clients cibles d'ici 10 ans. La densité de données requise est alors calculée par la relation [4.9] et les résultats sont consignés dans la Table 6.4.

Région considérée

Nombre de clients

Rajustement du à la mobilité

Densité de données

Urbain - 120 km²

10 000

15%

2,8 Mbps/km²

Suburbain - 90 km²

5 000

0%

1,7 Mbps/km²

Total 210 km²

15 000

---

2, 3 Mbps/km²

Tableau 1.4: Densité de données requise pour l'année 10.

1.2.3 Sectorisation

En considérant sa superficie (35 km²), un site devra gérer un trafic d'environ 80 Mbps. Nous allons opter pour une tri-sectorisation des sites étant entend que la capacité de la BTS BreezeMAX™ 3.3 - 3.8 GHz BAND est de 72 Mbps/secteur. Cf. Table 6.1. Dès lors, le trafic supporté par chaque secteur vaut pratiquement 27 Mbps.

1.3 Planification des fréquences

Pour le déploiement de sa BLR, Douala1.com a souscrit dans la bande des 3.5 GHz. Pour le futur réseau WiMAX, la plage de fréquences de 3 400 - 3 432 MHz a été réservée. Soit une largeur de spectre de 32 MHz.

Conformément à la condition posée en [4.14], nous choisissons des canaux de largeur 10 MHz et proposons une planification à répartition centrale des fréquences. Le chronogramme de la Figure 6.4 illustre cette solution.

Figure 1.4: Gestion du spectre radio.

On peut remarquer des intervalles de largeur 500 kHz ont été alloués comme intervalles de garde pour éviter d'éventuels chevauchements.

Le motif retenu est celui de taille 3, ce qui nous permet d'utiliser la totalité du spectre sur un site (3 secteurs). La Figure 6.5 présente l'organisation des fréquences sur l'ensemble des 18 cellules.

Figure 1.5: Plan de répartition des fréquences.

1.4 Configurations de la station de base

Pour tirer profit de leur performance, nous allons choisir la configuration des antennes de type MIMO 2x2 Matrix B. Cette option nécessite le montage de composants actifs sur des pylônes. Les infrastructures civiles devront en conséquence être plus robustes.

Compte tenu du trafic d'environ 80 Mbps géré par chaque BTS, pour le système de transmission, nous prévoyons des lignes de type OC - 3 qui ont une capacité de 155 Mbps.

Conclusion

Partant des caractéristiques des équipements obtenues du constructeur, nous avons trouvé que la couverture de la totalité des 210 km² de la ville de Douala par un réseau WiMAX mobile nécessite le déploiement de 6 stations de base, tri-sectorisées pour combler les attentes des 15 000 clients prévus pour l'année 10. Nous avons également établi un plan de gestion des ressources radios réservées à cet effet.

Chapitre 2 : Simulations

Introduction

Une fois que les hypothèses, les paramètres et les résultats du dimensionnement ont été déterminés, il convient de les introduire dans un outil de planification ou un simulateur pour valider ou rectifier la méthode. Pour notre étude nous avons utilisé la version d'évaluation de l'outil SignalPro d'EDX.

2.1 Paramètres de simulations

Ces paramètres qui caractérisent le réseau ont été répertoriés dans le Tableau 7.1.

Paramètre

Description

Valeurs

WiMAX

Profil

Mobile

 

Nombre de cellules

6

 

Nombre de secteurs/cellule

3

 

Nombre total de secteurs

18

 

Rayon d'une cellule

3,8 km

D

Distance inter-site

6,6 km

Fréquences

 

Bande

3,5 GHz

 

Plage de fréquences

3 400 - 3 432 MHz

 

Nombre de fréquences

3 (3 405,5 - 3 416 - 3 426,5 MHz)

 

Motif de réutilisation

3

 

Mode de duplexage

TDD

Paramètres de propagation

 

Fréquence centrale

3 416 MHz

 

Modèle de perte

Erceg C

 

Densité de bruit thermique

-174 dBm/Hz

 

Marge de pénétration

10 dB

 

Puissance d'émission maximale /secteur

2,5 W (34 dBm)

 

Gain d'antenne d'une BS

16.5 dBi

 

Configuration d'antenne

(2x2) MIMO Matrix B

 

Hauteur d'antenne

30 m

TERRAIN

 

Modèle numérique de terrain

Non pris en compte

 

Type d'occupation des sols

 

Modèle démographique

Paramètres Interface Air OFDMA

 

Largeur du canal

10 MHz

 

Nombre de sous-porteuses

512

 

Nombre de sous-porteuses utiles

310

 

Espacement entre sous-porteuses

10,94 kHz

 

Durée d'un symbole

91,4 ìS

 

Préfixe cyclique

1/8

Propriétés de trame

 

Durée de la trame

5 ms

 

Nombre de symboles dans la trame

48

 

Ratio DL sur UL

3 : 1

Backhauling

 

OC - 3

155,52 Mbps

Tableau 2.1: Paramètres de simulations.

2.2 Configurations du simulateur

2.2.1 Positionnement des sites.

Une fois que nous avons chargé et redimensionné la carte de la ville de Douala dans le simulateur, il a fallu positionner les stations de base de manière à obtenir une couverture optimale en termes de puissance reçue. La recopie d'écran de la Figure 7.1 montre la disposition des 6 BTS dans une fenêtre SignalProEDX.

KOTTO

LOGBESSOU

NDOKOTI

NDOGPASSI

AKWA

BONABERI

Figure 2.1: Disposition des sites sur une carte de Douala.

2.2.2 Hypothèses de simulation.

Compte tenu de l'indisponibilité des données, nous n'avons considéré aucun modèle numérique de terrain, ni de type d'occupation des sols, ni de modèle démographique. En conséquence les fenêtres de configuration qui les concernent ont été paramétrées comme on peut l'apercevoir sur les captures de la Figure 7.9.

Le type d'occupation des sols et le modèle démographique n'ont pas été pris en compte.

Figure 2.2: Hypothèses de simulation.

Par contre nous avons utilisé une répartition uniforme du trafic de densité 2.3 Mbps/km² comme illustré par l'image suivante, Figure 7.10.

Figure 2.3: Modèle de trafic.

2.3 Résultats des simulations

2.3.1 Zone d'incertitude

Puissance reçue

Seuil d'affichage

Figure 2.4: Carte de la puissance reçue.

On se rend compte que, la totalité de la ville est couverte par un signal de puissance au moins égale à la sensibilité des récepteurs (-103 dBm). Toutefois, nous pouvons définir une « zone d'incertitude » en bleu foncé, dans laquelle le niveau du signal varie entre -93 dBm et -103 dBm. Dans cette région, le signal peut rapidement être supplanté par les interférences et le bruit d'origines diverses. Dans la phase de déploiement, on devra s'efforcer à ce que cette zone couvre les régions des mangroves inhabitées. L'étude du SNR permet d'affiner l'analyse de cette zone.

Conclusion

À partir des différentes cartes obtenues des simulations, nous pouvons retenir deux choses. Premièrement, la méthode utilisée assure une couverture totale de la ville en terme de puissance reçue dès lors que les récepteurs possèdent au moins les caractéristiques de ceux qui ont été utilisés pour l'étude. Deuxièmement, cette puissance reçue peut sévèrement être atténuée par les interférences. Toutefois, nous avons vu que l'usage des motifs de réutilisation de grande taille contribue à diminuer ces interférences, le prix à payer étant la largeur de la bande qui sera multipliée. Disons enfin que la version du simulateur ne nous a pas permis de faire des analyses sur la capacité du réseau et sur la mobilité des abonnés.

6ème Partie Conclusion

Conclusion

L'objectif de notre projet a été d'étudier et de dimensionner un réseau d'accès basé sur la technologie WiMAX. Pour ce faire, nous avons commencé par faire une description générale de la norme WiMAX en détaillant son origine, son évolution et les techniques qu'elle utilise. Ensuite, nous avons abordé l'étude de la problématique en présentant les principales limites du réseau actuel de la société Douala1.com que sont la couverture partielle de la ville de Douala et sa capacité réduite. Cette étude a été suivie par la présentation des différentes phases du processus de planification et l'explication de la méthodologie de déploiement retenue.

Lors de l'étude de ces deux dernières sections, nous avons pu détailler le modèle de prédiction sur lequel repose notre étude et présenter les neuf étapes qui conduisent à l'estimation de la densité de données requise. Nous avons pu mettre en évidence l'interdépendance qui existe entre la couverture et la capacité du système WiMAX.

Le cinquième chapitre a été consacré à la présentation des autres éléments qui rentre dans le dimensionnement du réseau WiMAX. Dans une première phase, nous avons défini les alternatives de gestion efficace du spectre radio ; dans une deuxième phase, nous avons listé les différents modes de configuration d'antenne des stations de base. Et dans une troisième phase, nous avons montré comment choisir le système de transmission.

Enfin, nous avons utilisé les données analysées dans les chapitres précédents pour élaborer nos travaux de simulations. De ce fait, nous avons pu analyser les performances du système proposé en dressant des cartes de couverture et de modulations numériques.

Grâce à ce projet, nous avons pu analyser les problèmes fondamentaux que peut rencontrer un ingénieur radio, lors du déploiement d'un réseau d'accès WiMAX tels que le choix du modèle de propagation le plus approprié, l'estimation des besoins en bande passante, le choix et la gestion des fréquences...etc. Notre étude a été faite uniquement par rapport au lien descendant, et une perspective de ce travail est de l'étendre au lien montant. Aussi, la méthode que nous avons utilisée pour disposer les sites est essentiellement empirique ; elle peut être affinée afin d'améliorer les performances, surtout pour les zones très denses.

BIBLIOGRAPHIE

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[21]. EDX, EDX Software Reference Manual, Version 7, Revised: 2008/10/01, 274 pages.

* 1 Un document de 30 pages comportant de nombres images vaut généralement entre 2 et 3Mo [12].






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