Le WiMax : IEEE 802.16
Les échanges au niveau réseau
Un certain nombre d’étapes sont nécessaires pour pouvoir établir une communication entre une station de base et un abonné. Il sera par exemple nécessaire d’initialiser la station de base, d’établir un lien entre la station de base et la station réceptrice, …
Nous allons voir plus précisément certains de ces échanges.
L’initialisation de la station de base
Acquisition d’une canal descendant
Lorsqu’une station réceptrice souhaite s’initialiser ou lorsqu’elle vient de perdre le signal, elle doit acquérir un canal descendant.
Pour ceci, elle va dans un premier temps vérifier qu’elle ne possède pas de paramètres qu’elle pourrait utiliser pour acquérir un canal. Si elle possède de telles informations, elle test l’acquisition des canaux qu’elle a utilisé précédemment.
Si pour une raison quelconque l’acquisition d’un canal ne peut pas s’effectuer, la station réceptrice va continuer à scanner le réseau. Elle s’arrêtera uniquement lorsqu’elle aura trouvé un canal valide.
Figure 16 – Schématisation de l’initialisation de la station réceptrice
Ce schéma reprend les différentes étapes évoquées précédemment. Ainsi, nous pouvons voir l’enchaînement des différentes actions à effectuer pour permettre l’initialisation de la station réceptrice.
Rappelons que l’initialisation de la station réceptrice consiste à acquérir un canal descendant.
Synchronisation avec la station de base
La synchronisation entre la station de base et la station réceptrice s’effectue grâce à l’acquisition du préambule. Celui-ci permettra par la suite la lecture du FCH (Frame Control Header) qui fournit les informations nécessaires pour décoder la carte du lien descendant.
La synchronisation est effectuée dès que la station réceptrice reçoit sa première carte du lien descendant. Par la suite, elle sera maintenue aussi longtemps que la station réceptrice reçoit des cartes du lien descendant. Pour ceci, la station réceptrice observe le broadcast périodique (DCD) émis par la station de base. Les messages UCD contenus dans ces broadcast permettent aux stations réceptrices de connaître la modulation et les schémas FEC utilisés par la porteuse.
Obtention des paramètres du canal montant
La station réceptrice doit trouver un canal montant utilisable. Pour ceci, elle attend un message UCD (Uplink Channel Descriptor). Ce type de message est transmis périodiquement par la station de base. Le message UCD contient tous les canaux d’uplink disponibles.
Si la station réceptrice n’a pas trouvé de canal disponible durant un certain temps, elle devra scanner le réseau afin de trouver un autre canal descendant.
Cependant si la station réceptrice a reçu un UCD, elle va en extraire les paramètres d’uplink. Elle va ensuite attendre qu’une carte lui soit fournie pour ce canal. Elle pourra ensuite utiliser l’utiliser.
L’établissement du lien entre la station de base et la station réceptrice
Comme dans la plupart des réseaux, les capacités d’émission et de réception diffèrent entre les équipements. Les équipements doivent pouvoir s’adapter.
Les paramètres transmis dans la transmission initiale sont contenus dans la carte du lien montant. Par la suite, ces informations seront également présentes dans chaque trame.
Figure 17 – Schématisation de l’établissement du lien entre la station de base et la station réceptrice
La station émettrice va choisir une puissance d’émission. Si elle n’obtient pas de réponse, elle va augmenter cette puissance jusqu’à obtenir une réponse de la station de base.
Il est possible que la station de base ne soit pas en mesure de décoder certaines informations. Dans ce cas, elle prévient la station réceptrice qui va retransmettre le message sans modifier sa puissance d’émission. Cette retransmission est possible puisque la station de base précise l’identifiant de la trame qu’elle n’a pas réussit à décoder.
Lorsque les échanges se sont bien passés, la station de base transmet les différents paramètres à la station réceptrice. Celle-ci pourra ainsi ajuster les siens.
L’authentification
La station réceptrice commence à envoyer un REG-REQ, requête d’authentification. Puis elle va attendre de recevoir un REG-RSP, réponse d’authentification.
Si la station de base reçoit le message, elle va émettre un REG-RSP en y ajoutant un message de management secondaire contenant un CID (identifiant de connexion) si la station réceptrice est une station réceptrice de management.
Une station réceptrice de management va ainsi pouvoir établir une connexion de management puis une connexion IP. Au contraire, une station réceptrice basique va initialiser une connexion IP provisionnée.
Figure 18 – Schématisation de l’authentification
Ce schéma résume les différentes étapes décrites précédemment. Il précise les cas d’erreurs qui n’ont pas été détaillés dans la description.
La qualité de service
La qualité de service a été introduite nativement dans le WiMax. Ainsi ce protocole permet de garantir le bon fonctionnement d’un service. Certains services sont très exigeants ; la VoIP ne peut pas tolérer de délai dans la transmission des données.
Le WiMax utilise des classes de services afin de permettre une QoS différente entre chaque communication.
Nous retrouvons notamment quatre classes de services :
- Unsolicited Grant Services
Cette classe de service est utilisée pour transmettre des flux temps réels. La transmission doit s’effectuer avec des trames de taille fixe à intervalle régulier.
- Real-time Polling Services
Cette deuxième classe de service permet la transmission de flux temps réels de taille variable à intervalle régulier. Son utilisation convient très bien pour la transmission de vidéo MPEG.
- Non-Real-time Polling Services
Cette classe de service permet la transmission de flux qui tolèrent des délais. De plus ces flux contiennent des trames de tailles variables. Seul le taux de transfert minimum est garanti. Ce type de qualité de service convient très bien aux transferts de fichiers : FTP.
- Best effort
Ce service ne donne aucune garantie sur l’acheminement des flux de données. Il convient tout de même à certaines utilisations, par exemple la navigation sur internet.
Le WiMax utilise également des flux de services. Ils permettent de définir le moyen de communiquer. Chaque flux de service possède différentes caractéristiques. Nous distinguons trois types de flux que nous détaillerons par la suite.
Les différents types de flux :
- Provisionné
Un service suffisamment provisionné peut être soumis à une activation grâce au module de réglementation. Si les ressources nécessaires à ce service sont disponibles, un identifiant de connexion est lié.
- Admis
L’activation s’effectue en deux phases. Ce modèle conserve les ressources du réseau jusqu’à ce qu’une connexion soit établie, celle-ci à préalablement subit un contrôle de ressources.
- Actif
Un flux de service est considéré comme actif à partir du moment où son paramètre « ActiveQoSParamSet » est positionné. La station de base va ainsi lui fournir les ressources dont il a besoin.