I fonctionnement de la blr 1 Généralités








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DESS MIAGe, Toulouse La boucle locale radio



Les réseaux sans fil :
LA BOUCLE LOCALE RADIO

SOMMAIRE

Introduction 3

I - Fonctionnement de la BLR 3

1) Généralités 3

2) Les technologies 4

3) LMDS 5

Généralités 5

Infrastructure LMDS 6

La norme DAVIC 6

4) IEEE 802.16 7

II - Les licences d’utilisation 7

1) Les types de licences 7

2) Opérateurs retenus 8

3) Engagements des opérateurs devant l’ART 8

4) Engagements des opérateurs nationaux 8

5) Quelques forfaits 9

III - Implications générales 9

1) Avantages et inconvénients chez l’utilisateurs 9

2) Avantages pour les opérateurs 9

IV - Références 10

1) Sites Web 10

2) Livres 10

Introduction



La boucle locale radio(BLR) ou Wireless Local Loop (WLL) est en plein déploiement en France et on commence à en parler de plus en plus pour la connexion Internet permanente à haut débit, mais comment ça marche ?

En télécommunications, la boucle locale est le lien qui fait la liaison entre l’opérateur et l’abonné.

Actuellement, la boucle locale est gérée par France Télécom qui relie votre prise téléphonique au central.
La boucle locale radio est donc un moyen de relier l’abonné à un opérateur de télécommunication sans utiliser les traditionnels fils de cuivre mais en employant un faisceau hertzien.

La BLR est une technologie de connexion sans fil bidirectionnelle (la liaison se fait dans les deux sens simultanément) utilisant les ondes radio comme mode de transmission. Le récepteur devant être fixe, la BLR ne pourra pas être utilisée pour les mobiles comme l’actuelle norme GSM.



I - Fonctionnement de la BLR

1)Généralités



Au niveau de la station de base (en fait quatre stations aux quatres coins de l'immeuble qui couvrent chacune un faisceau d'ondes sur un angle de 90 degrés), l'antenne est le maillon final qui émet et reçoit les ondes radio. Avant celle-ci est située une passerelle qui transforme le protocole réseau fixe employé pour la transmission (par exemple ATM sous forme de paquets de données) en un équivalent propriétaire sous forme d'ondes radio. Bien évidemment, il faut aussi que l'opérateur puisse générer en amont ce flux ATM à partir de la fibre à très haut débit, et il lui faut pour cela un commutateur adéquat.
Chez le client, une petite antenne doit être placée sur le toit de l'immeuble ou au minimum sur un balcon exposé dans la bonne direction. Celle-ci est reliée par un câble à un boîtier périphérique de l'ordinateur, qui joue le rôle de modem (MOdulateur/DEModulateur de fréquences).
Les stations de base doivent être au maximum à 15 kilomètres du client final.
A l’heure actuelle la boucle locale radio exploite 2 bandes de fréquences :

  • Bande des 3.5 GHz : cette bande est autorisée seulement pour les opérateurs ayant obtenu une licence nationale. 10 à 15 Km, débits inférieurs ; cette solution est adaptée aux particuliers.

  • Bande des 26 GHz : débit de 8 Mbit/s, étant donné que les clients souscrivent à 1 ou 2 Mbit/s, on peut satisfaire une centaine de clients.


Cette technologie autorise au final un débit compris entre 512 Kbits/s et 2Mbits/seconde.

Concernant Internet, les débits proposés par la BLR sont symétriques (de vitesse identique en montée comme en descente) allant de 128Kbitss jusqu’à plusieurs Mbits/s.
On peut connecter différents types d'appareils et d'équipements tels que :

  • téléphone (classique )

  • routeur RNIS

  • Fax

  • Modem

  • PC

  • LAN


Chez l'opérateur

Sans parler des équipements de communication installés chez l'opérateur pour faire parvenir le signal au site d'émission, il doit disposer d'une antenne située sur un mat ou un point haut.( ici Alcatel 9800 DECT Base Station )





Chez l'abonné

L
'opérateur installe une antenne de réception ( a vue de l'antenne de l'opérateur ) reliée au boîtier émetteur/routeur sur lequel vient se raccorder le téléphone ( classique ) ou le modem de l'abonné
Caractéristiques de l'antenne Alcatel 9800 WNT :

  • 1 à 4 usagers par antenne

  • Débit 64 kbits/s ou 32 kbits/s pour la voie

  • Débit 2, 4 ou 4X4 Mb/s pour les données



2)Les technologies



Ces technologies se présentent toutes sous une topologie point multi-points.

Concernant ces technologies, on trouve :

  • des technologies de type LMDS (Local Multipoint Distribution Service) dans la bande des 26 GHz,

  • des technologies de la norme IEEE 802.16 pour bande étroite et large bande.



3)LMDS




      • Généralités



LMDS est l'acronyme de Local Multipoint Distribution Services. C'est un système de communication fixe sans fil à large bande.

Le système LMDS, technologie utilisant la BLR, permet de fournir les mêmes services que la fibre optique avec une qualité et une fiabilité identique via un accès radio.
Services visés :

  • trafic vocal

  • Internet haut débit

  • l'accès audiovisuel interactif

  • du transfert de données haut débit

  • Télévision interactive Vidéoconférence


Caractéristiques du LMDS

  • Architecture point à multipoint avec la connexion possible de centaine d'abonnés.

  • La gamme de fréquences utilisées est plus élevée : 28 GHz -30 GHz

  • Débit : n x 64 kbp/s jusqu'à 2 Mb/s

  • Qualité de signal 10 fois supérieure au câble

  • Architecture cellulaire permettant de déployer 2000 abonnés par zone de 5 km²

  • La dimension des cellules est limité à 15 km. La bande passante est fonction de la distance.

  • Le seul système commercial en place est celui de Cellular Vision, à New York, qui permet la distribution de la télévision analogique et un accès Internet (500 kb/s en voie descendante) ; cependant, le système est pour l'instant unidirectionnel, la voie de retour se faisant par téléphone.

  • Les systèmes bidirectionnels sont encore généralement au stade expérimental chez les constructeurs (Alcatel/Stanford Telecom, Bosh Telecom US/Texas Instruments, Lucent/Hewlett Packard, NEC, Nortel/BNI, etc.).


Le marché du LMDS est évalué entre 6.8 et 14.8 milliards d’euros en 2005.

MMDS technique de distribution par micro-ondes comme LMDS, mais qui ne comporte pas de voie de retour à l'opposé de LMDS. (Voie de retour par RCT ).
Le LMDS est une technologie cellulaire "Point à multipoint": un émetteur central dessert un nombre élevé d'abonnés. Les systèmes LMDS modernes offrent une portée d'environ 5 à 6 km et utilisent des fréquences supérieures à 20 GHz. Ils autorisent des transmissions bidirectionnelles symétriques dotées de débits allant de 64 kbits/s à plusieurs Mbits/s, ainsi que la transmission de la voix. L'émetteur se présente sous la forme d'une tour bardée d'antennes, assez similaires aux antennes GSM. L'équipement de l'abonné se résume à une petite antenne (environ 25 cm de diamètre). Selon les constructeurs (Alcatel, Lucent, Nortel...), cet équipement fournit un débit maximal de 8 à 10 Mbits/s en voie montante et descendante sous la forme d'un bouquet de service voix et données. Un système comme Evolium LMDS, d'Alcatel, permet de raccorder jusqu'à 4000 utilisateurs sur le meme concentrateur radio. Le débit agrégé du système s'élève à 155 Mbits/s en mode bidirectionnel (Full Duplex). Evolium LMDS effectue une allocation dynamique des ressources pour répartir, de façon optimale, la bande passante en fonctiuon des besoins. Les débits peuvent s'améliorer lors des téléchargements, par exemple.
Les interfaces de transmission sur le LMDS ont été étudiés dans différents cadres :

  • La norme DAVIC d'origine américaine du groupe DAVIC qui est la plus utilisée,

  • La norme DVB d'origine européenne issue des travaux du groupe DVB, qui elle est moins utilisée au niveau de la BLR mais plutôt utilisée au niveau des satellites. D'ailleurs nous détaillerons celle-ci dans la partie consacrée aux satellites.


      • Infrastructure LMDS



Le système LMDS offre un service Ipv4 au-dessus d’une infrastructure ATM.

Un slot est alloué à chaque communication montante.



Le réseau de distribution peut être une infrastructure :

  • Terrestre : fibre optique ou câble coaxial

  • Hertzienne : faisceau hertzien ou HiperLink (HIPERLAN 4)


La station de base correspond à un HUB.

Chez l’utilisateur, une set-top box convertit les signaux récupérés du terminal vers le fréquence d’émission de l’antenne opérateur.


      • La norme DAVIC






NIU AIU

Network Interface Unit Air Interface Unit

Dans le sens utilisateur-station de base, nous parlerons de canal montant. Et dans le sens station de base-utilisateur, nous parlerons de canal descendant.

Les différents terminaux extrémité doivent accéder en parallèle sur les slots du cannal. Pour cela, les canaux sont découpés en slot suivant deux méthodes :

  • Canal montant : TDMA (Time Division Multiple Access), c’est un accès en parallèle sur les slots du canal

  • Canal descendant : TDM (Time Division Multiplexing)

A expliquer cf. satellites

Les slots sont regroupés en trames.

Les slots de sens montant constituent un paquet MPEG-2, et ceux descendant constituent une cellule ATM.

Pour assurer une synchronisation entre trame montant et rame descendante, une même longueur a été normalisée, 3 ou 6 ms.
La technique d’accès choisie dans le cas de l’interface DAVIC se présente sous deux formes :

  • Un accès garanti par l’utilisation de slots réservés à l’avance. C’est la technique RS (Reserved Slot) ; c'est une méthode de réservation à l'avance de tranche de temps pour émettre.

  • Un accès par contention sur les slots. C’est la technique CS (Contention Slot) ; c'est une méthode d'accès aléatoire pour réserver le support.


Les flots de paquets MAC sont bidirectionnels entre le NIU et le AIU. Les cartes NIU actives entrent en compétition pour accéder à des slots CS pour transmettre leur besoin en bande passante à la carte AIU. Des collisions peuvent se produire sur ces slots puisque les stations ne peuvent correspondre directement entre elles mais uniquement par le biais de la station de base.

Lorsqu’il n’y a pas eut de collision, la demande de la carte NIU est prise en comte par une allocation de slots réservés (RS) à la station concernée. La composition des slots réservés et des slots en contention est indiquée par la station de base dans l’en-tête de chaque trame. Cet en-tête est diffusé sur l’ensemble des cartes NIU de telle sorte que les terminaux n’utilisent que leurs slots réservés ou les slots en contention.
Cette technique garantit un débit à un utilisateur donné, à partir du moment où sa demande d’accès à un slot en contention est réussie, c’est à dire sans collision. En revanche, cette solution ne peut garantir à l’avance le débit d’un utilisateur. La proposition de groupe DAVIC est donc bien adaptée à un environnement Internet.

4)IEEE 802.16



A insérer

II - Les licences d’utilisation



Tout comme les emplacements pour brancher les fils sur les commutateurs de France Télécom sont en nombre limité, les fréquences qui peuvent être attribuées le sont également. Si deux opérateurs tentaient d'émettre sur la même fréquence, les flux risqueraient d'être superposés et des incohérences empêcheraient un envoi ou une réception correcte des données ou de la voix. Or, seulement deux bandes de fréquences exploitables ont été retenues suite à la phase d'expérimentation: autour de 3,5 GHz et de 27,5 à 29,5 GHz. Or, comme cette dernière plage apparaît en conflit avec des transmissions satellitaires, l'armée a bien voulu concéder une partie qu'elle n'exploitait pas des fréquences autour de 26 MHz.
En France c'est l'ART ( Autorité de Régulation des Télécommunications ) qui gère l'attribution et l'exploitation des licences de la boucle locale radio.

L'ART à ouvert le dossier en 1996 en observant les expérience anglaises et allemandes.
Le coût de la licence s’élève à 3,5 millions de francs pour chacune.

Cependant les entreprises portent réclamation : elles veulent voir une proportion entre le prix et la taille du marché

1)Les types de licences



L’Autorité a proposé des conditions d’attribution des licences de la BLR. Il y a eut 3 appels à candidatures :

  • 2 opérateurs nationaux dans les bandes 3,5 et 26 GHz

  • 2 opérateurs par région m métropolitaine dans la bande des 26 GHz

  • 2 opérateurs dans chaque département d’outre-mer dans les bandes 3,5 et 26 GHz


L'ART (Autorité de régulation des télécommunications) a attribué au total 54 licences à des opérateurs, dont 2 au niveau national, 44 sur les régions, et 8 dans les DOM-TOM.

2)Opérateurs retenus



Il y a au total 52 licences (régionales et départements d’outre-mer), dont voici la lite :


France métropolitaine

Alsace

BLR Services

Broadnet France

Aquitaine

Broadnet France

Landtel

Auvergne

Belgacom France

BLR Services

Bourgogne

BLR Services

Landtel

Bretagne

Broadnet France

Belgacom France

Centre

BLR Services

Broadnet France

Champagne Ardennes

Belgacom France

Landtel

Corse

Broadnet France

BLR Services

Franche Comté

Belgacom France

Landtel

Ile-de-France

Broadnet France

Landtel

Languedoc Roussillon

Broadnet France

BLR Services

Limousin

BLR Services

Landtel

Lorraine

BLR Services

Broadnet France

Midi-Pyrénnées

BLR Services

Broadnet France

Nord-Pas de Calais

Belgacom France

Broadnet France

Basse-Normandie

Belgacom France

Altitude

Haute-Normandie

Altitude

Belgacom France

Pays de la Loire

Belgacom France

Broadnet France

Picardie

Belgacom France

Broadnet France

Poitou-Charentes

Broadnet France

Landtel

Provence Alpes Côte d'Azur

BLR Services

Broadnet France

Rhône-Alpes

BLR Services

Broadnet France

Département et territoires d'Outre-Mer

Guadeloupe

XTS Network Caraïbes

-

Guyanne

XTS Network Caraïbes

Media Overseas ?

Martinique

XTS Network Caraïbes

-

La Réunion

Cegetel La réunion

XTS Network Océan Indien


Les 2 opérateurs nationaux sont :

  • BLR Services (ancien Fortel)

  • FirstMark Communication

3)Engagements des opérateurs devant l’ART



Offrir la BLR à un pourcentage significatif de la population

Respecter un calendrier d'installation qui se poursuit jusqu'en 2004. A cette date, les opérateurs ne seront plus obligés de continuer l'extension de leur infrastructure.

En cas de non-respect de leurs engagements en terme de délais et de couverture, l'ART se réserve le droit de prendre des sanctions (mise en demeure, amende équivalent à 3 % du chiffre d'affaires suspension temporaire, ou définitive de la licence d'exploitation).

4)Engagements des opérateurs nationaux



Fin 2001 un tiers des villes de plus de 50000 habitants et 87 % des villes de plus de 30 000 habitants seront desservies par la BLR. 100% prévu pour 2004





Firstmark

Fortel

Objectifs en 2001

40 villes de plus de 50 000 h
20 % de toute la population

21 villes de plus de 30 000 h
30 % de toute la population

Objectifs en 2004

Toutes les villes (146) de plus de 50 000 h
33 % de toute la population

Toutes les villes (165) de plus de 30 000 h
46 % de toute la population

Calendrier de couverture des grandes villes

5)Quelques forfaits





Les opérateurs de BLR

Forfaits proposés

Frais d'installation

FirstMark

First IP : 4 600 F pour un débit seuil de 512 Kb pouvant atteindre 1 Mb

Environ 7 000 F (augmente avec le débit demandé jusqu'à environ 20 000 F)

Belgacom France

Becom+ : 7 100 F pour un débit seuil de 256 Kb (en émission) pouvant atteindre 1 Mb en réception. Inclut 6 600 F de communications téléphoniques

Non communiqués

Broadnet France

BroadAcess : 3 325 F/mois pour un débit seuil de 128 Kb et crête à 512 Kb

Entre 4 000 F et 7 000 F

France Télécom (Transfix/Oleane)

Liaison louée autour de 15 000 F pour 1 Mb et 20 000F pour 2 Mb sur 1 an. Les tarifs sont légèrement dégressifs pour une souscription de 3 ans

21 000 F (offerts lors d'une souscription de 3 ans)

III - Implications générales



Le tarif de l’équipement nécessaire au raccordement comme le tarif de la location de la liaison sont des informations non encore communiquées.
La radio présente des avantages particuliers, qui dépendent de l’environnement et de la répartition des clients :

  • Lorsque la densité des clients est faible, les coûts fixes générés par les travaux de génie civil sont bien moins importants en utilisant des technologies radio qu’en utilisant des technologies filaires.

  • Les investissements de mise en œuvre d’un réseau boucle locale radio sont en bonne partie progressifs, ce qui minimise les risques commerciaux

  • Le time to market d’un réseau radio est plus rapide que celui d’un réseau filaire.

Cela peut amener à choisir cette technologie même dans le cas où elle n’est pas la moins chère.
La radio présente néanmoins également des contraintes de déploiement, au premier rang desquelles il faut citer le nécessité de disposer de bandes de fréquences hertziennes. Par ailleurs, au-dessus de 10 GHz, il devient nécessaire de disposer d’une vue directe entre l’abonné et la station de base, ce qui entraîne des difficultés importantes à obtenir une couverture complète.

1)Avantages et inconvénients chez l’utilisateurs



Avantages pour les utilisateurs ?

  • 40 fois plus rapide qu'un modem classique : débit maximum annoncé 2Mbits/s

  • Débit constant : chaque internaute dispose de son propre canal de communication

  • connexion permanente

  • abonnement 20 à 40% moins cher que l'ADSL

  • Couverture nationale

  • Raccordement provisoires et rapides possibles (expositions, catastrophes,...)

Bémols

  • Sensibilité aux conditions météorologiques : chute de débit de 30%

  • Nécessité de vue directe entre les antennes (20-40% des habitations situées dans des zones d'ombres ne seraient pas couvertes ). Les signaux ne peuvent pas traverser les obstacles entre les antennes émettrices et réceptrices.

  • Les opérateurs sont obligés de suivre un plan de mise en place jusqu'en 2004, mais après ils n'ont plus d'obligation d'extension. Les zones à forte densité de population seront équipées avant les zones faiblement peuplées. Fin 2001, 52 % de la population dans les villes de plus de 50 000 habitants en Ile-de-France pourront bénéficier d'un accès à la BLR, contre seulement 5 % des habitants de la Franche-Comté. Le bon exemple est l'abandon des licences régionales pour la Corse et l’Auvergne.



2)Avantages pour les opérateurs





  • L'opérateur évite d'avoir à tirer une ligne de cuivre du commutateur d'abonnés jusqu'au foyer de l'abonné (économie de coût, pas de travaux de génie civil )

  • Facilité, flexibilité et rapidité du déploiement du réseau (pas de travaux génie civil, )

  • coûts d'infrastructure et de fonctionnement moins élevés, proportionnels et progressifs

  • parfaitement adapté aux régions rurales, à faible densité de population ou la desserte des zones reculées (dans les pays à faible taux de pénétration téléphonique )



IV - Références

1)Sites Web



En Français

http://blr.free.fr/

http://www.tregouet.org/lettre/1999/Lettre73-Au.html

http://www.telecom.gouv.fr/idee/index_expl.htm

Opérateurs BLR

http://www.firstmark.net/fr_home.htm

http://www.broadnet.fr/

En Anglais

http://www.iec.org/tutorials/wll/index.html

http://www.lmds.vt.edu/

Spécifications LMDS

http://www.davic.org/

http://www.dvb.org/standards/index.html

Le site de l’IEEE

A compléter

2)Livres



Un livre référence sur les réseaux : Les réseaux par G. Pujolle aux éditions Eyrolles

Un livre dédié au sans fil : Réseaux de mobiles et réseaux sans fil par K. Al Agha, G. Pujolle et G. Vivier aux éditions Eyrolles


Lundi 14 janvier 2002 Page sur 10

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