Résumé
Avec les évolutions du Wi-Fi et l’arrivée des services de type bâtiment intelligent, de plus en plus de normes radio sont déployées au sein des réseaux des petites entreprises. Ces normes supportent de nombreux services TV, web, téléphone (VoIP), domotique, etc. Or, la plupart des utilisateurs finaux n’ont aucune compétence en matière de réseaux radio. Avec des partenaires académiques (INSA de Rennes, Institut Mines Télécom) et trois entreprises (MVG Industries, Tact Factory et eSoftThings), Orange a développé la solution OptimiSME pour répondre à ce type d’attentes. Ce service permet, via une application, d’évaluer ses besoins mais aussi d’optimiser et superviser le déploiement de réseau. OptimiSME propose des points d’accès Wi-Fi offrant des débits au-delà du gigabit dans des locaux de 200 à 500 m² pour des usages simultanés sur quelques dizaines de postes fixes et mobiles, avec la possibilité de connecter des détecteurs de mouvement, de fumée et d’ouverture. Une analyse des usages peut également être faite afin de proposer des recommandations à l’utilisateur pour repositionner ou ajouter des points d’accès Wi-Fi. Une prochaine étape pourrait être de proposer l’application de déploiement pour aider les PME à positionner elles-mêmes les points d’accès Wi-Fi nécessaires à la bonne couverture de leurs locaux.
Article complet
Avec les évolutions du Wi-Fi ainsi qu’avec l’arrivée des services de type bâtiment intelligent, de plus en plus de normes radio sont déployés au sein des réseaux des petites entreprises (mais également des domiciles des particuliers). Ces normes radio supportent de nombreux services TV, web, téléphone (VoIP), domotique : sécurité, confort, énergie, fitness, etc. La plupart des utilisateurs finaux n’ont aucune compétence sur les réseaux radio. Pour leur permettre de déployer simplement et facilement leurs réseaux pour l’ensemble des services précédemment mentionnés, il est important de leur proposer de nouveaux équipements et des outils adaptés à leurs besoins.
Afin de réaliser ces objectifs, Orange a défini et piloté un projet coopératif français, nommé OptimiSME, qui s’est déroulé sur une durée de 39 mois entre novembre 2016 et avril 2019. Ce projet, labellisé par le pôle de compétitivité Im@ges et Réseaux et financé par l’Etat via la BPI, ainsi que par la Région Bretagne, Rennes Métropole et Brest Métropole Océane, a regroupé autour d’Orange trois entreprises (MVG Industries, Tact Factory, et eSoftThings) et deux représentants académiques (l’INSA de Rennes, et l’Institut Mines Télécom).
Figure 1. Les financeurs du projet FUI OptimiSME
Figure 2. Les partenaires du projet FUI OptimiSME
Un projet pour répondre au besoin des PME
L’utilisateur final : un responsable d’une entreprise de quelques dizaines de personnes n’ayant pas de connaissances réseau et dont aucun employé n’est expert dans le domaine.
Son besoin : couvrir en réseau sans fils des locaux de 200 à 500 m² répartis entre 2-3 salles de réunion, des bureaux et des parties communes (couloir, etc.) afin de permettre des usages simultanés et de bénéficier du débit offert par le raccordement fibre de la PME. Il souhaite connecter quelques dizaines de postes fixes et mobiles ainsi que des détecteurs de mouvement, des détecteurs de fumée et des détecteurs d’ouverture.
Le scénario : l’utilisateur souhaitant acquérir la solution OptimiSME contacte son opérateur qui lui propose de télécharger l’application OptimiSME d’optimisation de déploiement de réseau afin d’évaluer ses besoins.
Sur cette application il saisit le plan de ses locaux, indique ses besoins de services, et autres contraintes éventuelles (position de la box, emplacement des prises réseau, etc.). L’opérateur peut l’aider à saisir ces informations.
L’application mobile lui propose d’acquérir un nombre donné de points d’accès Wi-Fi, et lui indique les emplacements afin de couvrir l’ensemble des pièces avec un débit de 1 Gigabit par seconde.
Une fois le réseau déployé, la qualité de l’ensemble des liens est supervisée et l’utilisation de la ressource radio est optimisée. La charge du réseau est répartie automatiquement entre les différentes bandes de fréquence et les différents points d’accès afin de fournir le meilleur débit à l’ensemble des terminaux. Une analyse des usages peut également être faite afin de proposer des recommandations à l’utilisateur pour repositionner ou rajouter des points d’accès Wi-Fi.
Des applications mobiles pour aider l’utilisateur
L’objectif principal a été de développer des outils logiciels embarqués en partie dans les éléments d’infrastructure du réseau local. Ces outils ont pour but de réaliser d’une part l’optimisation du positionnement de ces éléments d’infrastructure lors du déploiement initial du réseau, et d’autre part de gérer et optimiser les ressources radio de ce réseau en se basant sur une supervision du réseau et un apprentissage de son utilisation.
Figure 3. L’application mobile d’aide au déploiement et à la supervision du réseau
En raison de l’arrivée de la fibre, les attentes des clients deviennent plus importantes sur le déploiement de connectivité radio haut débit dans l’ensemble des bâtiments de leur entreprise (ou pour les particuliers dans leur domicile) afin de bénéficier dans chaque pièce des promesses de la fibre. Deux contraintes principales ont été prises en compte dans le cadre de l’optimisation du réseau local défini dans OptimiSME :
- Couverture : la notion de débit devient moins prégnante avec les services de domotique pour lesquels des capteurs transmettent des messages de quelques octets à un rythme généralement inférieur à la minute. Néanmoins la notion de couverture, de service garanti est capitale lorsque ces services concernent la sécurité : détection d’intrusion, de fumée, etc.
- Coût de l’infrastructure réseau : nombre minimal d’équipements à déployer (les éléments supportent l’ensemble des normes radio) et coût individuel des équipements qui fournissent à la fois un accès radio pour les terminaux Wi-Fi mais aussi les capteurs et autres équipements domotiques.
L’application mobile utilise le logiciel de simulation de propagation radio WANDA développé dans les Orange Labs sur le site de Belfort.
Un second objectif du projet OptimiSME a été de spécifier et de maquetter les éléments d’infrastructure réseaux support de plusieurs radios. Afin de réduire les coûts de déploiement, les points d’accès radio supports aux services haut et bas débit ont été mutualisés sur des équipements convergents.
Figure 4. Vue interne et externe du point d’accès radio (Wi-Fi, Bluetooth) développé dans OptimiSME
Le pari du Wi-Fi à 60 GHz
Parmi les normes radio considérées, le projet OptimiSME a mis tout particulièrement l’accent sur le Wi-Fi dans la bande de fréquence 60 GHz, dénommé WiGig, permettant d’atteindre des débits au-delà du gigabit mais introduisant des contraintes de déploiement particulières dues à la faible portée du signal radio. Le choix de cette radio a été fait car elle vient en complément des bandes Wi-Fi classiques 2.4 GHz et 5 GHz pour apporter un débit supplémentaire. Dans la bande 60 GHz, les interférences sont beaucoup plus faibles que dans les bandes sous 6 GHz, car peu de points d’accès l’utilisent aujourd’hui et que le signal Wi-Fi à 60 GHz est fortement atténué par les murs.
De plus du fait de contraintes de propagation différentes selon les fréquences utilisées (de 800 MHz à 60 GHz), l’optimisation du déploiement est devenue plus complexe. Une box n’est pas toujours suffisante pour garantir la couverture des locaux souhaitée par l’usager, notamment dans des environnements difficiles comprenant par exemple des cloisons métalliques.
La supervision de ces réseaux radio hétérogènes (Wi-Fi, Bluetooth, etc.) se complexifie également. Il est devenu important de déterminer des métriques de qualité de lien radio, fiables, robustes et harmonisées afin de permettre une gestion de l’ensemble des ressources radio comme un tout.
Les résultats et les solutions mises en œuvre dans le projet de recherche OptimiSME permettent à Orange d’avoir une meilleure compréhension des enjeux techniques pour le déploiement de réseaux sans fils dans des bâtiments. Une prochaine étape pourrait être de proposer l’application de déploiement pour aider les clients PME à positionner par eux-mêmes les points d’accès Wi-Fi nécessaires à la bonne couverture de leurs locaux. Cette application pourrait être fournie avec les extenders Wi-Fi définis dans le projet et commercialisée sous forme d’une offre packagée.
Pour en savoir plus :
Orange Labs a piloté le projet OptimiSME, défini les cas d’usage du projet, réalisé des mesures de canal radio dans les différentes bandes de fréquences Wi-Fi utilisées et développé des algorithmes permettant d’optimiser les ressources radio Wi-Fi.
MVG Industries a spécifié et développé dans le projet 5 prototypes de points d’accès Wi-Fi tri-bandes : 2,4 GHz, 5 GHz, 60 GHz. Ces points d’accès intègrent également du Bluetooth.
eSoftThings a développé un mécanisme de collecte d’indicateurs radio (puissance, taux d’erreur, etc.) sur les points d’accès Wi-Fi développés dans le projet et les a mis à disposition sur un serveur centralisé.
Tact Factory a développé l’application mobile d’aide au déploiement du réseau Wi-Fi et de supervision du réseau
L’INSA-IETR a réalisé dans le cadre du projet des mesures de canal à 60 GHz, en lien avec Orange afin de caractériser l’environnement indoor.
L’Institut Mines Telecom a, via la contribution d’IMT Atlantique réalisé la caractérisation radio des points d’accès Wi-Fi et, via la contribution de Telecom Paris, développé des algorithmes d’optimisation de positionnement des points d’accès Wi-Fi dans un bâtiment.
En savoir + :
La vue interne du boitier de l’extender radio représenté sur la Figure 4, montre notamment le positionnement des antennes Wi-Fi : 4 antennes pour l’émission/réception de données dans les bandes 2.4 GHz/ 5 GHz (dénommées Ant_Mimo_X), une antenne pour le monitoring du canal dans les bandes 2.4 GHz/ 5 GHz (Ant_Monitoring) et une antenne pour la transmission/réception dans la bande 60 GHz (Ant_WiGig).
