Territoires et haut débit : le blog des projets

L'expérimentation Wimax s'est terminée fin janvier 2006. Le Pays des Vals de Saintonge s'était engagé à publier tous les résultats de l'opération. Le rapport d'étude principal et les 52 documents annexes sont maintenant disponibles en ligne sur www.valsdesaintonge.org. L'ensemble des documents couvre la chronologie du projet et tous les résultats, avec une analyse de l'évolution de la technologie Wimax et de sa représentation médiatique... Nous espérons que les territoires, tout comme les autres acteurs des réseaux, y trouveront des éléments utiles.

Lorsque la connexion radio est stable, la fiabilité globale du service est remarquable. A comparer avec l'ADSL (au moins l'ADSL des champs que nous pratiquons ici...), c'est nettement meilleur, il y a eu très peu d'interruption de service pour les utilisateurs. Lors d'une réunion récente avec les testeurs, tous sauf un parmi ceux qui avaient déjà l'ADSL auparavant, ont estimé que le service rendu était meilleur. Pour autant, parmi eux, la qualité du signal Wimax était moyenne, mais les débits étaient néanmoins suffisants.
Quand par contre on est en limite de propagation, avec un signal non stable, les ruptures de connexion peuvent être fréquentes : il est clair que la couverture complète d'un territoire nécessite, dans les conditions actuelles du Wimax, une analyse très fine de la répartition des stations de base et de leur densité en fonction des besoins, si on veut un service correct. Ceci sera encore plus vrai, quand les antennes indoor seront disponibles, ce qui devrait faciliter le processus d'installation, mais poser des problèmes de portée plus complexes.

Les équipements eux-mêmes, stations de base et CPE, sont relativement fiables : 6 CPE sur 30 ont été très vite défectueux, ce qui est un taux un peu élevé, imputable sans doute à la jeunesse de la technologie. Depuis leur changement, aucun incident n'est à signaler. Idem pour une carte électronique de la station de base.
Les outils de gestion du réseau sont à améliorer : E-Qual a "perdu le contrôle" de l'une ou l'autre station de base trop souvent, sans que pour autant (sauf une fois) le service aux utilisateurs soit interrompu. Bien entendu, nous avons mis à jour le logiciel de gestion fourni par l'équipementier au fur et à mesure des versions disponibles. Ces pertes de contrôle ont impliqué l'intervention sur les sites de TDF, pour un redémarrage physique des stations de base. Ceci, acceptable pour une expérimentation, ne le serait pas dans le cadre d'un déploiement.

La couverture n'est ni uniforme, ni universelle, sur notre territoire un peu vallonné, en milieu rural avec de petits hameaux, des bourgs et le cadre urbain de St-Jean d'Angély. On peut dire que :

• dans un rayon de 5 Kms de la station de base, la couverture est la plupart du temps effective, que l'utilisateur soit en ligne de vue de la station de base ou non. Mais il y a quelques exceptions : ainsi pour un point de test à 1,625 Km de la station de base, dans un mileu boisé, il n'y avait aucun signal. D'autres tests, à 3,5 Kms, 4,3 et 4,6 Kms ont été également négatifs.

• de 5 à 10 Kms, la couverture est le plus souvent effective, si l'utilisateur est presque en ligne de vue de la station. Elle est toujours effective, s'il est en ligne de vue.

• de 10 à 15 Kms, il y a couverture, seulement si on est en ligne de vue, et avec certaines exceptions. Au-delà, il n'y a plus de portée.

Il faudrait même nuancer. Pour ce qui est de la portée en ligne de vue, notre testeur le plus éloigné est à 14,5 Kms de la station de base. Il dispose d'une qualité de signal moyenne, mais très stable et est très satisfait. Par contre nous avons fait des tests volants en vraie ligne de vue, sur un autre secteur et avec un autre CPE, à 8, 10, 14 et 23 Kms : nous avions une connexion Wimax seulement à 8 Kms.

Pour ce qui est de la non ligne de vue, il n'y a pas de vraie "règle". Par exemple, nous avons un testeur à 8,5 Km de la station, avec un signal moyen, mais stable et qui donne satisfaction. Sa hauteur d'antenne est à 6 m. A 200 m environ, et plus proche de la station, il n'y a pas de connexion, sauf à monter l'antenne à 16 m minimum, sans doute parce qu'on est plus proche d'un rideau d'arbres.

L'expérimentation a été prolongée jusqu'au 31 janvier 2006, ce qui nous a permis de continuer des tests, au-delà de l'utilisation courante de nos testeurs.

• Une cinquantaine de tests volants ont été effectués par le Pays sur la zone estimée de propagation, durant l'été, avec un camion équipé d'une antenne à hauteur de 4 m environ. Ces conditions étaient assez restrictives : la hauteur "normale" d'une antenne sur une maison varie de 6 à 12 m.

• D'autre part, TDF a réalisé une analyse du signal radio sur 200 points du territoire, dont nous aurons bientôt les résultats : ceci s'est fait avec un camion spécialement équipé d'un analyseur de spectre 3.5 GHz.

• Des tests de montée en charge ont été réalisés les 21 octobre et 9 novembre 2005, en mettant tous les testeurs à contribution en même temps. E-Qual a mis en place un système de supervision du réseau dédié à ces tests. L'idée était de charger progressivement un secteur d'une station de base, puis la station elle-même, afin d'étudier comment le système respectait les classes de services et les garanties de débit attribuées à chaque testeur. Les résultats seront exploités dans l'étude de rendu.

• Nous allons tester dans les semaines qui viennent un équipement client (CPE) doté du chipset Intel, et donc plus proche du standard Wimax : nous évaluerons ses performances en comparaison avec un CPE déjà existant, sur un site de test dont la qualité du signal est moyenne, afin de mettre en évidence des améliorations éventuelles.

• Enfin, deux CPE VoIP, qu'Alvarion vient également de mettre à notre disposition, vont être mis en place sur deux sites, et nous testerons la qualité des échanges voix au sein du réseau Wimax, et en appels entrants de, et sortants vers l'extérieur, E-Qual fournissant la passerelle vers le réseau téléphonique.

• L'étude de rendu, qui détaillera l'ensemble du projet et fournira tous les résultats devrait être disponible vers janvier 2006, et sera publiée, ainsi que tous les documents annexes sur le site web du Pays des Vals de Saintonge.

Le 28 juin 2005, de 18 H à 20 H 30, le Pays des Vals de Saintonge organise les 3èmes Rencontres Numériques, consacrées à l'expérimentation Wimax et au lancement du portail économique. Ces rencontres sont ouvertes au public, dans la limite des places disponibles. Pour en savoir plus et pour s'inscrire...

• L'installation devrait se terminer le 04/05, mais à ce jour (30/04), la plupart des sites sont installés.

• Cette installation s'est faite en deux temps : d'abord l'installation de l'équipement externe, avec test du signal radio. La qualité de celui-ci a été vérifiée à la fois sur l'ODU (système de diodes montrant la qualité du signal) par l'installateur, et par E-Qual en temps réel, sur le système de monitoring du réseau. Une fois validée la propagation, l'installateur pose le câble de liaison ODU -> IDU. Dans un second temps, un technicien TIC du Pays termine le câble (sertissage d'une RJ45), relie les équipements, installe le routeur et effectue des tests de liaison et de débit 1er niveau, par transfert FTP de fichiers de 1 à 10 Mo. Ceci se fait en liaison directe avec E-Qual. ODU et routeurs ont été préconfigurés par E-Qual.

• Le premier enseignement est que ce process d'installation est long et lourd. Nous en détaillerons tous les aspects dans l'étude, y compris dans ses implications économiques. Mais il est clair qu'à l'heure actuelle, le Wimax n'est pas une technologie grand public auto-installable et que le coût d'installation en déploiement est important, puisqu'il faut environ une demie-journée tout compris pour installer un abonné.

• Le second est qu'en terme de propagation, les résultats sont plutôt positifs. Le site de test non éligible théoriquement fonctionne parfaitement, et avec une hauteur d'antenne moindre que prévu. Sur un site, la connexion subit des coupures dues à des problèmes de propagation : vu son emplacement, nous allons pouvoir le réorienter sur l'autre station de base. Il faut noter que la pratique de terrain effectivement contredit parfois l'étude radio. Le premier site installé a été celui du Pays des Vals de Saintonge : la présence d'un bâtiment urbain qui faisait obstacle nous a obligé à déplacer le point d'implantation prévu de l'antenne.

• Depuis deux semaines, les 23 postes en réseau du Pays sont connectés en Wimax. Nous disposions précédemment d'une ligne ADSL 2048 / 256 Kb/s. Les impressions d'usage sont quasi identiques. Aucun des utilisateurs n'a fait de remarques quant à une lenteur nouvelle.

• Sur tous les sites terminés, les tests initiaux de transferts FTP (sur 5 fichiers de volume variant de 1 à 10 Mo) montrent des débits conformes au débit crête de la classe de service correspondante, soit par exemple autour de 240 Ko/s ou de 120 Ko/s. De fait, la qualité du signal radio est suffisante sur la plupart des sites pour autoriser une modulation de qualité (QAM64) permettant la meilleure performance. Les statistiques d'analyse à venir devraient fournir des détails plus significatifs.

• Une formation commune, conduite par un animateur d'Alvarion, a rassemblé du personnel de TDF, d'E-Qual et du Pays des Vals de Saintonge. L'objectif était de comprendre la mise en oeuvre des équipements et leur contrôle. Cette formation a pris comme support les équipements réels Breezemax (stations de base et CPE).

• Des incidents de livraison à répétition (nous analyserons dans l'étude les aspects significatifs liés à la chaîne industrielle) nous ont empêchés de réaliser l'ensemble des tests, mais l'essentiel du fonctionnement a été parcouru.

• Si la mise en oeuvre m'a semblé assez lourde (même si ces systèmes s'adressent à des professionnels, l'ergonomie pourrait largement s'améliorer), les possibilités de personnalisation par abonné, à travers la définition et la gestion des classes de services notamment, sont impressionnantes. Le Wimax a été pensé pour une gestion souple des services proposés sur un réseau haut débit, permettant à la fois des usages professionnels et grand public. Il restera aux opérateurs qui l'exploiteront à proposer des offres commerciales inventives. Mais, de ce fait, il semble bien adapté au territoire rural, qui justement réclame, sur un même réseau, des offres différenciées par public.

• Ce qui nous a surpris, par contre, c'est l'absence pour l'instant de remontées effectives de résultats d'expériences. Notre équipementier, le leader en parts de marché pré-Wimax, et dont les équipements sont pourtant utilisés ailleurs y compris en France, ne dispose pas d'informations (publiques) sur d'autres expérimentations.

• Un autre moment de formation a été consacré à la préparation de l'installation des équipements clients. Elle rassemblait les mêmes personnes, plus celles chargées de la pose des ODU, membre d'une association d'insertion du Pays des Vals de Saintonge, à qui le Pays a souhaité confier ce travail.

• Le choix des sites de test s'est fait sur la base d'une portée supposée de 9 Kms autour de chaque station de base, mais quelques sites, qui nous semblaient en vue dégagée, étaient volontairement plus éloignés (12 à 15 Kms).

• Une équipe du Pays des Vals de Saintonge est allée sur chaque site pour faire un relevé GPS et analyser la configuration informatique du testeur (PC, réseau local, adressage IP, type d'accès Internet déjà existant...). Afin de pouvoir en cours d'expérimentation revenir facilement à la configuration antérieure, il a été décidé d'équiper chaque site d'un routeur (prix 45 €), qui est contrôlable à distance par E-Qual côté WAN, et qui préserve les aspects LAN.

• TDF a réalisé une étude radio pour définir l'éligibilité théorique des sites. Le modèle logiciel utilisé était une adaptation aux performances supposées du Wimax, à partir d'un modèle éprouvé de BLR classique. Sur 42 sites proposés, 31 sont éligibles. Nous avons décidé d'implanter 30 sites de tests permanents, dont un site déclaré non éligible pour tester la validité du modèle. De plus, nous allons réaliser, grâce à un équipement volant monté sur un camion itinérant, des tests (50 à 60) sur différents points du territoire, afin de déterminer la zone réelle de couverture par station de base et les limites de la technologie. La carte de propagation théorique fournie réalisée par TDF (Cf. étude) fait en effet apparaître des zones d'ombre, mais aussi une portée plus longue qu'initialement prévue dans de bonnes conditions de terrain. Le fait qu'un quart des sites soient non éligibles a été une mauvaise surprise. Et pour nous qui sommes allés sur le terrain, nous craignions que certains sites théoriquement éligibles ne le soient pas pratiquement, vu certains obstacles (bâtiments et autres), TDF ne disposant pas dans son modèle du “sur sol”.

• Le Wimax était annoncé comme une technologie de réseau métropolitain, assurant à la fois desserte (en liaison point-multipoint d'une station de base vers les abonnés) et collecte (en liaison backhaul point à point). Les performances de portée (en ligne de vue et non ligne de vue) et de débit, tout comme les possibilités d'allouer à chaque abonné différentes classes de services, ou bien encore la viabilité économique étaient aussi des facteurs clés.

• Rappelons que les premiers produits Wimax qui devraient être certifiés fin 2005 le seront à la norme 802.16-2004, soit le Wimax fixe. Un Wimax mobile (norme 802.16e non encore validée) devrait apparaître ultérieurement. Les stations de base que nous utilisons peuvent être mises à jour par logiciel vers du certifié Wimax fixe. Les équipements clients, par contre, n'utilisent pas encore les chips Intel Rosedale, et ne sont pas “certifiables”. Par rapport à du “certifié Wimax”, notre réseau peut être un peu moins performant en terme de portée (amélioration côté abonné), mais grand changement côté stations de base.

• Une première station de base est implantée au pylône TDF des Essouverts, à 8 Kms au nord de St-Jean d'Angély. Elle utilise 4 secteurs de 90°, chacun utilisant un canal de 3,5 Mhz. Comme l'efficacité spectrale nette est de l'ordre de 3 b/s/Hz, on dispose par secteur de 10 Mb/s de débit, pour peu que le backbone permette ce débit. On parle ici de débit garanti, qui, comme l'on sait, n'a pas grand'chose à voir avec le débit commercialement “fourni” à l'abonné. Les classes de services Wimax permettent, contrairement à l'ADSL ou au Wi-Fi, de garantir un débit pour un abonné, ou d'être en “best effort” pour un autre, en lui précisant tel débit crête montant et descendant.

• Une seconde microstation de base est implantée au pylône des Naudines, à environ 15 Kms de la première. Elle dispose d'un seul secteur omnidirectionnel. En cas de déploiement, ce type de matériel, moins onéreux, est adapté à des zones peu denses. Les deux stations sont en ligne de vue.

• Le raccordement au backbone se fait par une LS 2 Mb/s, ce qui n'est pas une solution pour un déploiement, mais est suffisant pour l'expérimentation (compte tenu du cadre budgétaire). Ce raccordement est installé sur la station de base principale des Essouverts.

• Pour le backhaul entre les deux stations de base, nous avions demandé aux équipementiers consultés une solution, en se référant aux annonces commerciales et du Wimax Forum à ce sujet. Un seul des quatre qui nous ont répondu (Airspan) avait réellement pensé cette dimension du Wimax dans sa nouvelle gamme de produits ASMax. Mais cette gamme, séduisante sur le papier, n'était pas disponible avant août 2005 au mieux. La société Alvarion que nous avons sélectionnée nous a proposé de relier les deux stations à l'aide d'un CPE (équipement abonné). Celui-ci est implanté sur le site de la microstation de base. Il communique avec un des secteurs de la station de base principale, sur lequel ne sont reliés ne direct que peu de testeurs, permettant donc un débit suffisant pour le backhaul.
• Cette solution, si elle est acceptable pour l'expérimentation et finalement fonctionne, n'est pas recevable pour un déploiement. C'est à notre avis une des faiblesses importantes de l'offre actuelle, en terme de produits et en terme de réflexion quant à la gestion des fréquences. Dans la contribution du Pays des Vals de Saintonge à la consultation ART de l'été 2004, nous avons réalisé une simulation d'utilisation du spectre incluant le backhaul sur le territoire et la desserte (elle sera jointe à l'étude), où il apparaissait que le besoin en spectre était au moins aussi important pour le backhaul que pour la desserte. Or la technologie Wimax elle-même permet(trait) de gérer les deux niveaux ensemble : il reste à l'organiser techniquement et réglementairement. Ou bien, il faut considérer que le Wimax est une solution de desserte uniquement en point-multipoint.

• Sur chaque site de test est installé un équipement client (CPE) qui comprend un élément externe (ODU : Outdor Unit, antenne et gestion radio). Cet élément est relié par un câble Ethernet (livré à 30 m de longueur) à un petit boîtier interne (IDU : Indoor Unit), qui dispose d'une prise Ethernet pour liaison au réseau local ou au PC de l'abonné

• L'ensemble du réseau est manageable à distance. E-Qual, notre partenaire opérateur, dispose d'un système logiciel NMS (Network Management System), basé sur des agents SNMP, permettant de contrôler stations de base, routeurs de la LS et équipements abonnés. Alvarion fournit aussi un logiciel spécialisé (qui devrait permettre une analyse plus fine sur les aspects Wimax) que nous allons aussi mettre en oeuvre.

Avant de commencer les premiers échos de l'expérimentation Wimax, qui sont à considérer comme des impressions au vol et partielles (une réelle étude sera produite à la fin du projet), je voudrais situer notre propos, dans le tohu-bohu médiatique qui entoure le Wimax.

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