ITU-R M 1651 FRENCH-2003 A method for assessing the required spectrum for broadband nomadic wireless access systems including radio local area networks using the 5 GHz band《包括使用5 G.pdf

1、 Rec. UIT-R M.1651 1 RECOMMANDATION UIT-R M.1651*Mthode dvaluation des besoins en spectre des systmes daccs hertzien nomade large bande dont les rseaux locaux radiolectriques1, exploits dans la bande des 5 GHz (Questions UIT-R 212/8 et UIT-R 142/9) (2003) Rsum Cette Recommandation dcrit une mthode p

2、our valuer les besoins en spectre des systmes daccs hertzien nomade (AHN) large bande dont les rseaux locaux hertziens (RLAN). LAnnexe 1 donne une description gnrale des rseaux RLAN, des scnarios de mise en place et une vue densemble dune mthode permettant dvaluer les besoins en spectre ainsi quun e

3、xemple de calcul concernant la bande des 5 GHz. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) quil est ncessaire dvaluer les besoins rels en spectre des systmes daccs hertzien nomade (AHN) large bande dont les rseaux locaux hertziens (RLAN, radio local area network) utiliss dans divers en

4、vironnements; b) que la Recommandation UIT-R M.1390, utilise pour calculer les besoins en spectre de la composante terrestre des IMT-2000, constituerait une base utile pour llaboration dune nouvelle mthode rpondant la ncessit expose dans le point a) du considrant, recommande 1 de sinspirer de la mth

5、ode dcrite dans lAnnexe 1 pour estimer les besoins pour les systmes large bande dont les rseaux RLAN, exploits dans la bande des 5 GHz. NOTE 1 Les abrviations utilises dans la prsente Recommandation sont donnes dans le Tableau 1. NOTE 2 Les Recommandations de rfrence de lUIT sont donnes dans le Tabl

6、eau 2. *Cette Recommandation a t labore conjointement par les Commissions dtudes des radiocommu-nications 8 et 9, et les futures rvisions devraient tre entreprises conjointement. 1Dans la prsente Recommandation, rseau local radiolectrique (RLAN, radio local area network) se comprend tel que dcrit da

7、ns la Recommandation UIT-R M.1450. NOTE Les Etats-Unis dAmrique napprouvant pas la prsente Recommandation, mettent une rserve quant son contenu. 2 Rec. UIT-R M.1651 TABLEAU 1 Abrviations utilises dans la prsente Recommandation TABLEAU 2 Recommandations de rfrence de lUIT AHN Accs hertzien nomade AP

8、Point daccs (access point) DLC Commande de liaison de donnes (data link control) HiMM Multimdia interactif dbit lev (high speed interactive multimedia) HMM Multimdia dbit lev (high speed multimedia) IP Protocole Internet (Internet protocol) LAN Rseau local (local area network) MAC Commande daccs au

9、support (medium access control) MAQ Modulation damplitude en quadrature MDP Modulations par dplacement de phase binaire MDP-4 Modulation par dplacement de phase quaternaire MiMM Multimdia interactif dbit moyen (medium speed interactive multimedia) MMM Multimdia dbit moyen (medium speed multimedia) M

10、T Terminal mobile (mobile terminal) PDA Assistant personnel numrique (personal digital assistant) PER Taux derreur sur les paquets (packet error rate) PHY Physique (couche) QoS Qualit de service (quality of service) RLAN Rseau local radiolectrique (radio local area network) SDTV Tlvision dfinition n

11、ormale (standard definition television) TVHD Tlvision haute dfinition VCR Magntoscope cassettes (video cassette recorder) VHiMM Multimdia interactif trs haut dbit (very high speed interactive multimedia) VHMM Multimdia trs haut dbit (very high speed multimedia) WAS Systmes daccs hertzien (wireless a

12、ccess systems) Recommandation UIT-R P.1238 Donnes de propagation et mthodes de prvision pour la planification de systmes de radiocommunication destins fonctionner lintrieur de btiments et de rseaux locaux hertziens fonctionnant des frquences comprises entre 900 MHz et 100 GHz Recommandation UIT-R M.

13、1390 Mthodologie de calcul des exigences de spectre de Terre pour les systmes IMT-2000 Recommandation UIT-R M.1450 Caractristiques des rseaux locaux hertziens large bande Recommandation UIT-T I.356 Caractristiques du transfert de cellules de la couche ATM du RNIS-LB Rec. UIT-R M.1651 3 Annexe 1 Mtho

14、de dvaluation des besoins en spectre des systmes dAHN large bande dont les RLAN, exploits dans la bande des 5 GHz 1 Rappel Une condition essentielle de lacceptation par le march des systmes dAHN est la disponibilit dun spectre suffisamment large pour que lutilisateur puisse bnficier dun service de h

15、aute qualit en prsence dautres utilisateurs non coordonns. Il est donc ncessaire de disposer dune mthode permettant dvaluer le spectre requis pour faire face la pntration attendue de ces systmes sur le march et prendre en charge les densits dutilisateur et les diffrents scnarios prvus ainsi que le t

16、ype de trafic gnr. La Recommandation UIT-R M.1390, labore pour le calcul des besoins en spectre de Terre des IMT-2000, peut servir de base intressante pour dfinir une mthode dvaluation des besoins en spectre des systmes AHN. En ralit, il est indiqu dans cette Recommandation que la mthode peut tre ut

17、ilise pour dautres systmes de radiocommunications mobiles publics terrestres, et quelle est applicable aux technologies radiolectriques commutation de circuits et commutation par paquets. Un exemple de calcul illustrant lapplication de la mthode est donn dans lAppendice 1. Dans cet exemple, les rsea

18、ux RLAN ont t choisis comme modle reprsentatif des systmes AHN. La section 2 contient une prsentation succincte des systmes AHN et des scnarios dutilisation. La section 3 dcrit la mthodologie et la section 4 la mise en oeuvre de cette mthodologie pour dterminer les besoins en spectre des rseaux RLAN

19、. Enfin, un exemple de calcul est donn dans lAppendice 1. 2 Prsentation des systmes AHN Les rseaux RLAN large bande dcrits dans la Recommandation UIT-R M.1450 sont des systmes AHN. Parmi les applications types, on peut citer les accs hertziens publics et privs (domicile, coles, hpitaux, htels, centr

20、es de confrences, aroports, centres commerciaux, etc.). Les administrations, en dfinissant des rgles et des politiques nationales, peuvent choisir dexiger des licences pour ces dispositifs ou de les exempter. Dans les bureaux ou lintrieur des btiments, les p.i.r.e. seront en gnral faibles et les cel

21、lules radiolectriques petites (30 m de rayon ou moins). A lextrieur, les p.i.r.e. seront en principe plus leves et les cellules plus grandes. La disponibilit dun spectre de frquences radiolectriques suffisant, parmi dautres facteurs, est une condition ncessaire pour permettre une qualit de fonctionn

22、ement suffisante en prsence dautres utilisateurs non coordonns et est lune des conditions essentielles de lacceptation par le march de ce type de systme. Dans la plupart des normes relatives aux interfaces radiolectriques 5 GHz, figure une fonction adaptative dans laquelle le mode couche physique (P

23、HY) peut automatiquement sadapter aux caractristiques du trajet radiolectrique. Le Tableau 3 reprsente les modes PHY et les dbits correspondants. Cette fonction permet une utilisation la plus efficace du canal radiolectrique, mais a pour inconvnient dintroduire des diffrences de zone de service: le

24、dbit binaire le plus lev est uniquement disponible sur une partie de la zone totale couverte avec le dbit binaire le plus faible pour un point daccs (AP) particulier. Par consquent, dans les calculs dtaills, on utilise une moyenne sur la zone de service. Lefficacit spectrale en bit/s/Hz associe la c

25、ouche rseau 4 Rec. UIT-R M.1651 dpend du dbit quil est possible dobtenir dans la couche de commande daccs au support (MAC). Les diffrentes normes sur RLAN 5 GHz, prises en considration ici, utilisent diffrentes stratgies MAC et par consquent diffrents dbits de la couche rseau. En ce qui concerne les

26、 besoins en spectre, on a pris pour hypothse le dbit maximum quil tait possible dobtenir, comme indiqu dans le Tableau 3. Cela donne une limite infrieure pour le spectre requis: un dbit MAC infrieur se traduit par un spectre plus tendu dans un environnement donn quelconque, ncessaire pour prendre en

27、 charge le mme volume de trafic dutilisateur. TABLEAU 3 Exemple des dbits quil est possible dobtenir avec un RLAN dans la couche MAC avec des paquets de 1 500 octets 2.1 Terminologie dfinie dans la Recommandation UIT-R M.1390 dans le contexte du RLAN Les RLAN peuvent tre considrs comme complmentaire

28、s des systmes IMT-2000, offrant des dbits de donnes et des dbits de systmes suprieurs dans des zones gographiquement limites (porte de lordre de 100 m). Les services multimdias sont dfinis dans la Recommandation UIT-R M.1390; il sagit du multimdia MMM (multimdia de dbit moyen), du multimdia HMM (mul

29、timdia de dbit lev) et du multimdia HiMM (multimdia interactif de dbit lev) avec des dbits dutilisateur compris entre 64 et 384 kbit/s et pouvant atteindre 2 000 kbit/s. Pour les communications multimdias relles haute rsolution, les dbits binaires ncessaires seront de lordre de 10 Mbit/s et plus. Le

30、s rseaux RLAN peuvent offrir des dbits binaires et des capacits systme nettement plus levs. Avec les normes RLAN actuelles, il est possible doffrir simultanment, dans la bande des 5 GHz, ces dbits plusieurs utilisateurs et ceci dans des cellules de taille infrieure celle des IMT-2000, et normalement

31、 lintrieur des btiments. Les RLAN sont en gnral mis en place avec une structure cellulaire, toutefois sans couverture contigu comme cela est le cas des systmes cellulaires. Mme si la zone de couverture des RLAN est limite, la totalit du spectre peut tre ncessaire en raison de la demande locale de tr

32、afic. 2.2 Environnements dapplication La Recommandation UIT-R M.1450 prsente des applications types. Les environnements pris en considration ici sont les suivants: bureaux; accs public; Dbit maximal Mode PHY (Mbit/s) Taux de codage Mbit/s Dbit (%) 6 1/2 4,6 77 9 3/4 6,9 77 12 1/2 9,2 77 18 3/4 13,9

33、77 27 9/16 21 77 36 3/4 28 77 54 3/4 42 77 Rec. UIT-R M.1651 5 accs sur zone tendue; domicile. Dans les sections qui suivent, des attributs sont associs chacun de ces environnements et utiliss dans les calculs. 2.2.1 Environnement bureaux Les RLAN peuvent tre utiliss en remplacement ou comme extensi

34、on de rseaux LAN cbls. On peut citer comme cas types des installations temporaires de bureau ou des installations dans des espaces o la nature des constructions ou la protection interdit lutilisation gnralise du cblage. Depuis peu, la connexion sans fil avec le LAN sest avre si pratique et si intres

35、sante pour les utilisateurs dordinateurs portables que les produits RLAN connaissent des taux de croissance levs. Des terminaux connects des rseaux dinfrastructure sont en gnral conus pour une utilisation en fixe. Il peut sagir par exemple dun terminal de type station de travail, PC ou terminal spci

36、alis. En gnral, il sagit dapplications large bande. Dans ce scnario, le dispositif dutilisateur est principalement fixe et le principal avantage dcoulant des RLAN est le caractre pratique offert par la connexion sans fil. Ainsi, dans un des scnarios les plus probables, les RLAN pourraient offrir une

37、 qualit de service (QoS) gale ou voisine de celle dun rseau fixe un utilisateur fixe. Lutilisateur ne devrait pas percevoir de diffrence entre lutilisation dun systme sans fil et lutilisation dun systme filaire. TABLEAU 4 Caractristiques dun environnement bureaux 2.2.2 Environnement accs public Les

38、endroits types dutilisation des systmes RLAN en dehors dun bureau seraient les salles de runions, les rfectoires, les garde-malades, les salles de classe et les auditoriums ainsi que les salles et halls dattente. Lutilisateur devra galement pouvoir accder au rseau public, via des stations de base in

39、stalles dans des lieux, tels des gares, des aroports et des centres commerciaux. Dans certains cas, la connectivit devra tre maintenue pendant que lutilisateur passe dun lieu un autre. Dans ce scnario, les terminaux sont mobiles. Un terminal type pourra tre constitu autour dun ordinateur portable et

40、 dune carte RLAN. Le noeud mobile sera dans de nombreux cas un dispositif aliment par accumulateur obligatoirement trs faible consommation lectrique. Attribut Exigence Equipement dutilisateur PC portable ou station de travail, assistant personnel numrique (PDA) Environnement dutilisation Bureaux, et

41、c. Porte Jusqu 50 m pour les systmes dintrieur Attente en matire de QoS Essentiellement la mme que pour une installation fixe Applications Essentiellement les mmes que pour une installation fixe Mobilit Limite Couverture Continue lintrieur de lespace de travail 6 Rec. UIT-R M.1651 Les applications d

42、e laccs hertzien public sont en principe analogues aux applications dans un environnement bureaux. Toutefois, les utilisateurs peuvent se trouver dans des types de btiment plus varis et les portes sont en gnral plus grandes que celles correspondant un environnement bureau. De plus, il peut exister d

43、es rseaux non coordonns relevant dexploitants diffrents propritaires, qui peuvent brouiller un terminal donn. La QoS attendue des RLAN dans ce scnario pourrait tre quelque peu infrieure celle attendue au bureau ou au domicile. On peut supposer que lutilisateur accepte une petite baisse de QoS au pri

44、x de la mobilit. Par exemple, dans une connexion, on peut tolrer une interruption brve due un changement de cellule (se traduisant par une perturbation momentane de limage vido), ainsi quune altration de la taille et de la dfinition de limage vido pour une personne se trouvant provisoirement dans la

45、 zone daccs. TABLEAU 5 Caractristiques dun environnement accs public Certaines administrations envisagent dutiliser les RLAN pour laccs public. Les dispositifs dutilisateur pour ces accs publics devront avoir les mmes interfaces hertziennes que celles utilises pour laccs priv. Un dispositif dutilisa

46、teur, par consquent, permettra daccder la fois au rseau public et au rseau priv. 2.2.3 Environnement accs de zone tendue Certaines administrations envisagent dutiliser les WAS/RLAN pour laccs hertzien dans une zone tendue. Dans ce cas, les terminaux devront tre quips de la mme interface hertzienne q

47、ue les dispositifs WAS/RLAN dintrieur, mais seraient quips dantennes modifies et utiliseraient des protocoles MAC, qui offrent une porte plus grande et tiendraient compte des temps de propagation plus longs et des dlais daccs multiples lis au fonctionnement en extrieur. Des antennes omnidirectives sectorielles ou gain lev, ou des rpteurs, pourraient tre utiliss pour crer des microcellules avec des portes oprationnelles de 300 3 000 m en fonction des conditions de propagation. Dans de telles installations, les antennes sont e