5taClase Red Acceso Wimax

IngenierIngenieríía en Telecomunicaciones, a en Telecomunicaciones, Conectividad y RedesConectividad y Redes

Unidad 2Unidad 2Redes de Acceso InalRedes de Acceso Inaláámbricasmbricas

WIMAXWIMAX

WiMaX(Worldwide Interoperability for Microwave

Access)

Es un sistema inalámbrico de conectividad en banda ancha del bucle de abonado o “última milla” que transforma las señales de voz y datos en ondas de radio, que se transmiten por el aire, desde una red de estaciones base o repetidores hasta un pequeño panel situado en el exterior del edificio del cliente. La instalación de este panel es más sencilla que la de una antena parabólica de televisión por satélite y puede ser ejecutada en un plazo de dos horas.

Escenario WIMAX

Estándares inalámbricos de banda ancha

Integra la familia de estándares IEEE 802.16 y el estándar HyperMANdel organismo de estandarización europeo ETSI.

Desde que en el mes de enero de 2003 el IEEE aprobó el estándar 802.16a, base del actual estándar 802.16 2004 en el que se desarrolla WiMAX, este se ha ido adaptando hasta la versión 802.16e, aprobado en diciembre de 2005, que proporciona movilidad.

Este es un resumen de la evolución de los estándares del grupo IEEE 802:

Estándar Wimax

VISION DE INTEL CORP. SOBRE LA EVOLUCION DE WIMAX.

Características

Con WiMAX es posible la conexión de usuarios situados a grandes distancias, por ejemplo, si con tecnología Wi-Fi la cobertura se reduce a varios cientos de metros, con WiMAX las distancias de cobertura se amplían hasta los 30 km desde la estación base emisora de la señal.

COMPARACION TECNICA ENTRE WIMAX Y WI-FI

Alcance: Wi-Fi está optimizado para usuarios en un radio de 100 metros.WiMax en cambio está optimizado para tamaños de celda entre 7 y 10 km, pudiendo llegar a alcances de 50 km.

Cobertura: Wi-Fi está diseñado para entornos de interior.WiMax lo está para entornos exteriores.

Escalabilidad: Wi-Fi el ancho de banda de frecuencia es fijo a 20 MHz, variando pocos hertz en solo siete (7) canales. WiMax el ancho de banda es flexible y puede ir de 1,5 MHz a 20 MHz, tanto para las bandas con licencia como para las libres. WiMax permite además la reutilización de frecuencias y la planificación del espectro para operadores comerciales.

Velocidad:Wi-Fi: hasta 54 Mbps.WiMAX: hasta 124 Mbps.

Calidad de servicio (QoS): Wi-Fi no soporta QoS actualmente, aunque se está trabajando en el estándar 802.11e.WiMax, por el contrario, sí soporta QoS, optimizada para voz o vídeo, dependiendo del servicio.

Elementos y configuraciones de las redes WiMAX

•El equipo de usuario o CPE (Customer Premises Equipment). Este es el equipo que incorpora las funciones de las SS (SubscriberStation).

•Este equipo proporciona la conectividad via radio con la estación base (BS).

•La estación base con las funciones de BS (Base Station). Además de proporcionar conectividad con las SS también proporciona los mecanismos de control y gestión de los equipos SS. La estación base tiene los elementos necesarios para conectarse con el sistema de distribución.

EQUIPAMIENTO DE ABONADO

Unidad Outdoor (ODU, Outdoor Unit): Unidad que contiene el módem, radio y una antena plana integrada.

Unidad Indoor (IDU, Indoor Unit): Unidad que también es conocida como Power Injector y que proporciona -54VDC a la ODU desde una red de 110~220VAC a través de un cable Ethernet categoría 5E. Además, proporciona la interfaz Ethernet 10/100 BaseT para la conexión del CPE (Customer PremiseEquipment) que para el caso de servicios privadosserá un Router.

IDU

ODU

Características de la ODU

Características de la IDU

Versión mas reciente de una ODU Wimax

Radio Base Wimax

• Alvarion, BreezeMax 3500• Conexión PMP • Basada en Standard IEEE802.16• Cobertura Non Line-of-Sight• End-to-end Quality of Service (QoS)

• Tecnología de Modulación adaptiva• Alto throughput• Largo alcance• Diferentes tipos de CPE• Aplicaciones de management

standard

Radio Base Wimax

RED SAFE

MGMT PORTETH 100 BTIP: 10.252.88.51MASK: 255.255.255.0DGW: 10.252.88.254 Fibridge: Standalone

Port Ethernet 1

Sitio Coquimbo Barrio Industrial

RED DE ACCESO WIMAX PAN DE AZÚCAR

Cº Grande

REDMPLS

Switch:SW-C1-24-CERRO GRANDEFE 0/ 23

DATA PORTETH 100 BTIP: 10.1.1.99MASK: 255.255.255.240DGW: 10.1.1.97

Enlace Micro Onda3E1

Fibridge: ShelfModule 2

Router SAFE

O/E Alto Peñuela

Sector 1Sector 4

-48CTO Nº 1Rack 1

-48CTO Nº 2Rack 1

Backhaul

DIAGRAMA UNILINEAL WIMAX U de La SERENA

T/R1

FO INSTALADA POR PROYECTO

IP SAFE IP 10.252.77.51GW: 10.252.77.254Mask: 255.255.255.0

T/R 1 ODFT/R 2

ODF

Universidad Los Carrera

REDMPLS

T/R2

1

2

Pelo Nº 6

Pelo Nº 7

U de LA SERENA LOS CARRERASSECTOR 690º

TDCCRACK WILLCTO Nº 4

SECTOR 590º

ShelfTransceiverTDCCRack WLLCTO Nº 5

RED SAFERouter SAFE

Switch SAFEPuerta 22

REDMPLS

ShelfTransceiverTDCC Nº 2CTO Nº 8

Backhaul

Principales aplicaciones de WiMAX

• Tecnología de última milla para provisión de banda ancha

• Conectividad en zonas rurales o con alta dispersión geográfica

• Interconexión de infraestructuras de telecomunicaciones

• Despliegue de instalaciones distribuidas de seguridad o industriales

• Puesto de trabajo móvil en entorno laboral

• Internet Móvil

• Servicios de Movilidad

• Conectividad para catástrofes y situaciones provisionales

Calidad de servicio (QoS)

• Servicio garantizado no solicitado (UGS): la estación base asigna periódicamente espacio disponible en el enlace ascendente para cada conexión de este tipo que se haya establecido. (servicios CBR, p.ej.VoIP).

• Servicio con sondeo en tiempo real (rtPS): diseñado para el soporte de conexiones en tiempo real que generen paquetes de tamaño variable según intervalos de tiempo constantes (servicios VBR, por ejemplo MPEG).

• Servicio de sondeo en tiempo diferido (nrtPS): diseñado para el soporte de conexiones que no presentan requisitos de tiempo real (VBR, por ejemplo FTP).

• Servicio best effort (BE): pensado en el tráfico que no requiere QoS de este tipo, (por ejemplo acceso a Web).

• Servicio de tiempo real con tasa variable (ERT-VR): diseñado para soportar aplicaciones de tiempo real (por ejemplo VoIP con cancelación de eco) que presentan tasas de datos variables, pero que requieren tasas de retardo máximo y velocidad de transferencia mínima. Este servicio es específico de802.16e, y también se le conoce como ErtPS.

Espectro Radioeléctrico

Las redes WiMAX, al contrario que WLAN, deberán por lo general operar en bandas de frecuencia de uso licenciado, presentando políticas de QoS (Calidad de Servicio), y permitiendo mayor protección y calidad en las comunicaciones.

El espectro accesible para WiMAX depende del área geográfica en la que se encuentre la red. Esto es así debido a las políticas heterogéneas nacionales, que han saturado en diferente manera las bandas de operación de WiMAX.

Espectro Radioeléctrico

Bandas de frecuencia según país o zona:

Canadá:◦ 2.3 GHz – para servicios WCS.◦ 2.5 – 2.69 Ghz◦ 3.4 – 3.65 Ghz◦ 5.725 – 5.825 Ghz◦ 3.65 – 3.7 Ghz

EEUU:◦ 700 – 800 MHz – Espectro de reciente concesión. Licencias para AT&T y Verizon◦ 2.3 GHz - servicios WCS para EEUU y Canadá.◦ 2.5 – 2.69 Ghz◦ 3.65 – 3.7 Ghz◦ 5.725 – 5.85 Ghz

Sudamérica:◦ 2.5 GHz – común a la mayoría de países.◦ 3.5 Ghz◦ 5,8 Ghz◦ 5.8 GHz ampliamente utilizada como banda licenciada.◦ 3.5 GHz – común globalmente, con aspectos compartidos con EEUU.

Europa:◦ 3.4 – 3.6 GHz – porciones de la banda disponibles según países.◦ 3.6 – 3.8 GHz – algunas porciones de la banda son licenciadas.◦ 5.725 – 5.875 GHz – Esta banda no está permitida de manera global, sin licenciar.◦ 2.5 – 2.69 GHz – banda licenciada o bajo discusión de concesión.

Asia / India:◦ 3.4 – 3.6 GHz – banda disponible para parte del área, excepto Japón, Taiwan y otros.◦ 3.3 – 3.4 GHz◦ 5.8 GHz – banda de uso común licenciado, aunque bajo restricciones según países.◦ 2.5 GHz – comúnmente disponible.

Distribución mundial de bandas de frecuencia

3,400 3,500 3,600 GHz

100 MHz 100 MHz

3,450 3,550

ENTEL ENTEL

RX Radio Bases TX Radio Bases

SISTEMA FDD ó TDDA : ENTEL Banda Regional ( 25 + 25 MHz ) B : ENTEL Banda Nacional ( 25 + 25 MHz )C : VTR Banda Regional ( 25 + 25 MHz )D : TELMEX Banda Nacional ( 25 + 25 MHz )

VTR TELMEX ENTEL ENTEL VTR TELMEX

A B C D A B C D

En Bloque C, hay otras pequeñas conseciones: CTC 11a-12a reg. y Telsur 10a.

En Chile, bloques de frecuencia en banda 3.5 GHz


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

3.400 MHz 3.450 MHz3.425 MHz

41

3

52

6

CANAL RF 1

1613

15

17

1418

CANAL RF 3

107

9

11

812

CANAL RF 2

PLAN DE FRECUENCIAS DE 4 MHz ( Distancia mínima entre sectores adyacentes)Utilizado en Región Metropolitana

Layer A : Canal RF 1 (12 MHz) Layer B : Canal RF 2Layer C : Canal RF 3

3.413 MHz 3.437 MHz

Uso WiMAX

Bloque BBloque A


F1: 3440,25

3.438 MHz 3.450 MHzF: 3447,25F2: 3443,75

3,5 MHz

10,5 MHz

12 MHz

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

3.400 MHz 3.425 MHz

41

3

52

6

CANAL RF 1

1613

15

1714

18

CANAL RF 3

107

9

118

12

CANAL RF 2

WLL XL

3.450 MHz

F1 F2 F3

WiMAX

F3F1

F2

F3F1

F2

CANAL RF1

F1 : 3440,25F2 : 3443,75F3 : 3447,25BW : 3,5 MHz

3.438,5 MHz3.413 MHz BA C


Modelo Open System Interconection

7 Nivel de Aplicación Servicios de redes de aplicaciones

6 Nivel de Presentación Representación de los datos

5 Nivel de Sesión Comunicación entre dispositivos de la red

4 Nivel de Transporte Conexión de extremo - extremo y fiabilidad de los datos

3 Nivel de Red Determinación de ruta y direccionamiento lógico

2 Nivel de Enlace de Datos Direccionamiento físico MAC y LLC

1 Nivel Físico Señales y transmisión binaria

Organization Standard International

Recordando el modelo OSI de la ISO

Fenómenos de Propagación

Modelos de propagación

LOS (LineOfSight).Canal radio con línea de vista directa entre la estación base (BS) y la estación de suscriptor (SS). En estos enlaces la señal viaja a través de un camino directo, sin obstáculos desde el transmisor hacia el receptor.

Un enlace LOS requiere que el 60% de la primera zona de Fresnel esté libre de cualquier tipo de obstrucción, evitándose cualquier efecto de difracción en la señal. Por lo tanto, cuando se realiza un enlace entre dos puntos con visibilidad directa se tiene que conocer la distancia y la altura de los obstáculos, así como la altura del transmisor y receptor.

Estas zonas determinan los puntos en donde la contribución de la señal por el camino directo y por el camino difractado se encuentran en fase y contrafase, sumándose de manera constructiva o desconstructiva, de forma alternada.

•NLOS (Non LineOf Sight).Canal radio sin línea de vista directa entre la estación base (BS) y la estación de suscriptor (SS).

En estos enlaces la señal viaja hasta el receptor a través de reflexiones y difracciones.

Las señales que llegan al receptor se componen de la señal directa, de múltiples señales reflejadas de menor intensidad y de diferentes caminos de propagación causados por la difracción.



NLOS (Non Line Of Sight)


AbsorciónCuando las ondas electromagnéticas atraviesan algún material, generalmente se debilitan o atenúan. La cantidad de potencia perdida va a depender de su frecuencia y, por supuesto, del material. El vidrio de una ventana obviamente es transparente para la luz, mientras que el vidrio utilizado en los lentes de sol filtra una porción de la intensidad de la luz y bloquea laradiaciónultravioleta.

Para las microondas, los dos materiales más absorbentes son:

• Metal. Los electrones pueden moverse libremente en los metales, y son capaces de oscilar y por lo tanto absorber la energía de una onda que los atraviesa.• Agua. Las microondas provocan que las moléculas de agua se agiten,capturando algo de la energía de las ondas.

ReflexiónAl igual que la luz visible, las ondas de radio son reflejadas cuando entran en contacto con materiales que son apropiados para eso: para las ondas de radio, las principales fuentes de reflexión son el metal y las superficies de agua. Las reglas para la reflexión son bastante simples: el ángulo en el cual una onda incide en una superficie es el mismo ángulo en el cual es desviada.



Multitrayectoria (multipath)Es el efecto en el cual las señales lleguen al receptor a través de diferentes caminos, y por consiguiente en tiempos diferentes, este fenómeno juega un rol tan importante en las redes inalámbricas. La superficie del agua, con olas y encrespaduras que cambian su orientación todo el tiempo, hace que sea prácticamente imposible calcular precisamente la reflexión. En ambientes interiores, como oficinas, o en exteriores como en las ciudades, existen elementos o estructuras de metal que provocan múltiples reflexiones

DifracciónEs el comportamiento de las ondas cuando al incidir en un objeto dan la impresión de doblarse. Es el efecto de “ondas doblando las esquinas”. Consistente en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija.



RefracciónEs el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índice de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidadde propagación de la onda.En el caso de las ondas de radio, la refracción es especialmente importante en la ionosfera, en la que se producen una serie continua de refracciones que permiten a las ondas de radio viajar de un punto del planeta a otro.

DispersiónEs el efecto que ocurre cunado las ondas de radio atraviesan alguna masa de electrones o pequeñas gotas de agua en áreas suficientemente grandes. En comunicaciones de radio es importante mencionar que la dispersión de la señal producida por lluvia depende de la comparación del tamaño de la longitud de onda de la señal y el diámetro de la gota de lluvia. Si el diámetro d de la gota de agua es menor a la longitud de onda, la atenuación será pequeña, pero ésta se acrecentará si el diámetro de la gota supera a la longitud de onda de la señal.

d

gota

= C/F

C= velocidad de la luz

F= frecuencia

= longitud de onda


Métodos de Modulación

La modulación es el proceso por el cual una onda portadora puede llevar un mensaje o señal digital. Existen tres métodos principales de modulación: en amplitud, frecuencia y/o fase. Además de la técnica de modulación asociada a alguna de las tres características anteriores, está el concepto de orden de modulación. Por este orden entendemos el número de bits de información que es posible codificar por símbolo, o representación modulada de la señal para un periodo unitario.


Amplitude Shift Keying (ASK) : Implica el incremento de la amplitud (potencia) de la onda en función de la señal que queremos transmitir. Esta es la técnica que se utiliza en la transmisión de radio AM, que se caracteriza por la simplicidad de los receptores.


Frequency Shift Keying (FSK) : Cambia la frecuencia de la señal transmitida en función de la información. Los sistemas que utilizan esta modulación (como la radio FM), son más resistentes al ruido, que afecta más a la amplitud de la señal.


Phase Shift Keying (PSK) : cambia la fase de la señal en función de la señal. Por ejemplo, en el caso de la modulación binaria BPSK, cada símbolo indica dos estados diferentes en función de una fase de 0º ó180


QAM (Quadrature Amplitude Modulation) : Es la modulación donde se combina ASK y PSK, es decir, tanto la fase como la amplitud se cambian para guardar la información. El receptor recibe la señal modulada, detecta los desfases y demodula la señal. Para el caso de una modulación 16QAM, cada símbolo representa 4 bits, ya que existen 4 amplitudes reales e imaginarias posibles. Para el caso de modulación 64-QAM, existen 8 amplitudes reales e imaginarias posibles, por lo que comparando con el caso anterior, a igual potencia, la separación entre estados del símbolo es menor.

Modulación Adaptativa

• La modulación adaptativa permite al sistema WiMAX ajustar el sistema de modulación dependiendo de las condiciones del canal radio atendiendo a sus características de la relación señal/ruido (SNR). Cuando el enlace de radio tiene alta calidad, se utiliza el esquema de modulación de mayor calidad, dando al sistema mayor capacidad.

• Durante la transmisión, y dependiendo de los efectos multi-trayectoria de la señal, el sistema puede cambiarse a un esquema de modulación menor para mantener la calidad de conexión y estabilidad del enlace. Esta característica permite al sistema superar los efectos multi-trayectoria (fading). La característica clave de la modulación adaptativa es su capacidad de establecer el rango de modulación superior en cada momento, en lugar de tener un sistema fijo diseñado para el caso más desfavorable, permitiendo de este modo una mayor capacidad y escalabilidad del sistema.

Modulación Adaptativa

REQUERIMIENTOS MINIMOS

64 QAM 22 dB

16 QAM 16 dB

QPSK 9 dB

BPSK 6dB

OFDM (Orthogonal Frecuency Division Multiplexing)

OFDM es el acrónimo de Orthogonal Frequency Division Multiplex, corresponde a uno de los por qué WiMAX puede ofrecer enlaces a altas velocidades y con algunas características extras, como lo son la resistencia a desvanecimientos por multi-trayectorias e interferencias. OFDM no es una tecnología nueva, fue patentado en 1970 por los laboratorios Bell e incorporado a las tecnologías DSL (Digital Subscriber Line), así como al estándar 802.11a y 802.11g logrando aumentar la velocidad de transferencia máxima, 11 [Mbps] del 802.11b, a 54 [Mbps] teóricos.

OFDM es una técnica de comunicación que divide un canal, de frecuencia, en un númerodeterminado de bandas de frecuencias equiespaciadas, en cada banda se transmite una sub-portadora que transporta una porción de la información del usuario. Cada sub-portadora es ortogonal al resto, dándole el nombre a esta técnica de multiplexación por división de frecuencia.

OFDM es una técnica basada en la multiplexación por división de frecuencia (FDM), pero elhecho de que cada sub-portadora sea ortogonal al resto permite que el espectro de cada una estén traslapadas, ver Figura F-1, y no exista interferencia, aumentando la eficiencia del uso del espectro debido a que no se utilizan bandas de separación entre sub-portadoras.

OFDM (Orthogonal Frecuency Division Multiplexing)

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)

OFDMA es una versión multiusuario de la conocida multiplexación por división de frecuencias ortogonales. Se utiliza para conseguir que un conjunto de usuarios de un sistema de telecomunicaciones puedan compartir el espectro de un cierto canal para aplicaciones de baja velocidad. El acceso múltiple se consigue dividiendo el canal en un conjunto de subportadoras que se reparten en grupos en función de la necesidad de cada uno de los usuarios.

SDR Software Defined Radio

El término “Radio Definida por Software” (SDR – Software Defined Radio) es utilizado para describir aquellas radios que proporcionan un control por software de una variedad de técnicas de modulación, operaciones en banda ancha o estrecha, funciones para asegurar las comunicaciones (como saltos de frecuencia) y requerimientos de la forma de onda, tanto para estándares actuales como futuros en un rango de frecuencias elevado.

Técnicas de control de erroresFEC: Forward Error Correcting

Corrección de errores hacia adelante

La codificación FEC es un sistema de detección y corrección de errores en el que se añade a la información a transmitir (símbolo) otra información adicional ( overhead ) que permite la detección y corrección de errores (siempre y cuando el número de bits erróneos por símbolo no supere un determinado número función del overhead añadido).

Los codificadores FEC más utilizados son los que usan códigos Reed-Solomon que permiten corregir hasta 16 bytes erróneos sobre un total de hasta 255 bytes. Estos codificadores actúan sobre bloques (símbolos) de L bytes y, mediante una serie de operaciones aritméticas, generan a su salida bloques de R bytes (R > L) introduciendo un overhead o redundancia de R-L bytes. El descodificador Reed-Solomon del receptor, recalculando las operaciones aritméticas, es capaz de detectar la existencia de errores si el número de bytes erróneos es menor o igual que R-L, y es capaz de corregir estos errores si la cifra de bytes erróneos es menor que (R-L)/2.

Técnicas de control de erroresFEC: Forward Error Correcting

Corrección de errores hacia adelante

RF: Radio FrequencyECC: Light Wave

FEC: Forward Error CorrectingECC: Error-Correcting Code

Técnicas de control de potencia

CNT Los algoritmos de control de potencia se utilizan para mejorar el funcionamiento del sistema. Seimplementa este mecanismo en la estación base, enviando información de control de potencia a cada uno de los CPE. De esta manera, es posible regular el nivel de potencia transmitida de manera que el nivel recibido en la estación base esté a un nivel predeterminado

ATPC: Automatic Transmit Power Control

CPE´s

RBS

Smart Antennas(Antenas Inteligentes)

Son antenas que combinan múltiples elementos con un procesador de señal capaz de optimizar automáticamente la radiación o el patrón de recepción.

Las hay de dos tipos:

Antenas de haz conmutado, con un número finito de patrones predefinidos o estrategias de combinación (Antenas sectoriales) o

Antenas de arrays (arreglo de antenas) adaptativos o configuración de haz, más avanzadas, que cuentan con un número infinito de patrones de iluminación (dependiendo del escenario) y ajustan el diagrama radiante.

Antena sectorial (izquierda) versus antena inteligente de configuración de haz (derecha)


Las antenas de arrays adaptativos mejoran la recepción de la señal y minimizan las interferencias, dando una ganancia mejor que las antenas convencionales. Este tipo de antenas permiten direccionar el haz principal, y/o configurar múltiples haces, así como generar zona nulas en el diagrama de radiación en determinadas direcciones que se consideran interferentes. Con ello se aumenta la calidad de la señal y se mejora la capacidad por la reutilización de frecuencias. Son aplicables a casi todos los protocolos y estándares inalámbricos (comunicaciones móviles, WiMAX, WLAN, satélite, etc.).


Antenas Adaptativas: Analogía con el oído y cerebro humanoEl siguiente ejemplo le ayudará a entender cómo funciona una antena adaptativa.

Cierre los ojos e inicie una conversación con alguien que se mueva por la habitación donde están ustedes dos. A pesar de tener los ojos cerrados, le resultará sencillo saber por donde se mueve el otro interlocutor, por lo siguiente:

•Ud. está oyéndole por medio de dos oídos que son sus sensores acústicos.•La voz llega a cada oído por distinto camino (diversidad de espacio), por tanto los sonidos no llegan a los dos oídos a la vez. Casi siempre habrá una pequeña diferencia.•Su cerebro es un procesador de señal muy especial, sin que Ud. se de cuenta está realizando una gran cantidad de cálculos para determinar la posición de la otra persona.•Su cerebro, además, suma las señales de los dos oídos, de modo que el sonido que le llega de la orientación del interlocutor es el doble de intenso del que le llega de otras zonas.

Las antenas adaptativas hacen lo mismo, con antenas en vez de oidos. Incluso pueden tener 8, 10 o 12 oídos para ser más precisas. Además de recibir sirven para emitir, por tanto, ese sistema además de "recibir" 8, 10 o 12 veces más fuerte también puede "emitir" más fuerte y con mayor directividad.

Demos un paso más con este ejemplo; si entrasen más personas a la habitación, su procesador de señal (su cerebro) ignoraría el ruido producido por las otras conversaciones, las que no quiere escuchar (las interferencias), para enfocar su atención en la conversación deseada. De manera similar un sistema adaptativo con un procesador adecuado puede diferenciar entre las señales deseadas y las no deseadas.

Arquitectura de redes WimaxEspecificaciones del Medio

Acceso bidireccionalcómo se gestiona el acceso para los dos canales

FDD or TDD

FDD es ineficiente para el manejo de los servicios de datos asimétrica ya que el tráfico de datos sólo podrá ocupar una porción pequeña de un ancho de banda del canal en cualquier momento dado. En cambio es más eficiente en el uso del enlace ya que permite la comunicación simultánea en ambos sentidos (full duplex)

En el modo FDD (Frecuency Division Duplex), las subráfagasde UL y DL, son transmitidas simultáneamente y sin interferencia, ya que utilizan distintas frecuencias.

En el modo TDD (Time Division Duplex), las subráfagas de UL y DL son transmitidas de manera consecutiva. Pudiendo usarse 0.5, 1 ó 2 milisegundos como tiempo de ráfaga.

FDD or TDD

Ambientes con diagramas de tráfico previsibles.La calidad de servicio es más importante que la eficiencia RF.

Ambientes con diagramas de tráfico variable.La eficiencia RF es más importante el costo.

USO

No puede implementarse si falta una banda de frecuencia.Banda de frecuencias debe ser licenciada.Costo más elevado en relación a la reserva del espectro radioeléctrico.

No puede transmitir y recibir al mismo tiempo

DESVENTAJAS

Tecnología probada para voz.Diseñada para tráfico simétrico.No requiere tiempo de guarda.

Flexibilidad mejorada porque no se requiere espectro en pares.Asimetría

VENTAJAS

Técnica de duplexación usada en soluciones con licenica que usa un par de canales de espectro; uno para uplink y otro para downlink.

Técnica de duplexación usada en soluciones exentas de licencia y que usa un solo canal para uplink y para el downlink

DESCRIPCIÓN

FDDTDD

FDD or TDD

TDMA (Time Division Multiple Access)

Cómo se gestiona el acceso de los usuarios.

TDMA se basa en la división del canal en ranuras temporales, transmitiendo los diferentes usuarios con una técnica similar a la del paso de testigo, es decir sólo uno de los usuarios utiliza el canal de manera simultánea.

CDMA (code Division Multiple Access)

Cómo se gestiona el acceso de los usuarios.

Cada usuario de un sistema CDMA emplea un código de transmisión distinto (y único) para modular su señal.

Estructura Trama OFDM 802.16

Caso TDD

UL: Uplink, DL: Downlink

FCH: Frame Control Header; Burst: ráfaga

RBS: Radio Base Station

SS: Subscriber Station

UL, SS RBS

DL, RBS SS(CPE)


FCH: Frame Control Header

UCD: Uplink Channel Descriptor

PDU: Protocol Data Unit

Especifica el perfíl de ráfaga, de la DL Busrt 1, es un valor fijo.

DL-MAP y UL-MAP indican la estructura de frame actual.Los mensajes Downlink Channel Descriptor (DCD) y Uplink Channel Descriptor (UCD) son enviados vía broadcast para indicar perfiles de burstrelleno

Secuencia de verificación de encabezado

REUTILIZACIÓN DE FRECUENCIAS

El concepto de reutilización de frecuencias se basa en asignar a cada celda un grupo de canales de radio de los canales disponibles, los cuales son diferentes entre celdas vecinas.

El grupo de canales asignados a cada celda puede ser usado en otras celdas cuando estén separados por una distancia mínima adecuada para que sus frecuencias no interfieran.


Patrón de Re-Uso de Frecuencias = 7

Patrón de Re-Uso de Frecuencias = 4


La reutilización de frecuencias puede ocasionar interferencia entre canales que utilizan la misma frecuencia, para controlar este efecto se define la relación de reuso de canales

Donde:D distancia mínima entre celdas con el mismo grupo de frecuenciasR distancia desde el centro de la celda al punto extremo de la mismaN número de celdas por cluster, que depende del patrón celular.

=√3 * ND

R

Cluster de 7 celdas


SUB BANDA 1 SUB BANDA 2

F4F2 F3F1 F5 F6

BLOQUE DE 25 MHZ

31

2

31

2

FACTOR REUSO 2

1

1 2

23

3

3

3 1

12

2

1

1 2

23

3

2

2 3

31

1

3

3 1

12

2

3

3 1

12

2

1

1 2

23

3

PLAN DE REUSO

• Canales RF de 3,5 MHz

• Reuso de Frecuencia en sectores F/B

• Ancho Banda Total: 10,5 MHz

• Canales RF de 3,5 MHz

• Reuso de Frecuencia en sectores F/B

• Ancho Banda Total: 10,5 MHz

INTERFERENCIAS POR REUSO DE FRECUENCIAS

Interferencias co-canal.

Las señales de interferencia se generan frecuentemente dentro del sistema basados en celdas y que establecen esquemas de reuso de frecuencias. Estas son difíciles de controlar en la práctica (debido a los efectos de propagación aleatoria); pero las interferencias más difíciles de controlar son las debidas a otros usuarios de fuera de la banda (de otros sistemas basados en esquemas celulares, por ejemplo) .

En la práctica, los transmisores de portadoras de sistemas celulares de la competencia, son frecuentemente una fuente significativa de interferencias de fuera de banda, dado que la competencia frecuentemente coloca sus estaciones base cerca, para proporcionar una cobertura comparable a sus abonados.

Los dos tipos principales de interferencias generadas en estos tipos de sistemas son:

Interferencias entre canales adyacentes.


Interferencias co-canal.

La reutilización de frecuencias implica que en un área de cobertura dada haya varias celdas que usen el mismo conjunto de frecuencias. Estas celdas son llamadas celdas co-canales, y la interferencia entre las señales de estas celdas se le llama interferencia co-canal.

Al contrario que el ruido térmico, que se puede superar incrementando la relación señal ruido ("Signal to Noise Ratio" ó SNR), la interferencia co-canal no se puede combatir simplemente incrementando la potencia de portadora de un transmisor. Esto es debido a que un incremento en la potencia de portadora de transmisión de una celda, incrementa la interferencia hacia las celdas co-canales vecinas.

Para reducir la interferencia co-canal las celdas co-canales deben estar físicamente separadas por una distancia mínima que proporcione el suficiente aislamiento debido a las pérdidas en la propagación.


Interferencias entre canales adyacentes.

Esta interferencias proceden de señales que son adyacentes en frecuencia a la señal deseada, y son producidas por la imperfección de los filtros en los receptores que permiten a las frecuencias cercanas colarse dentro de la banda pasante.

El problema puede ser particularmente serio si un usuario de un canal adyacente está transmitiendo en un rango muy próximo al receptor de un abonado, mientras que el receptor está intentando recibir una estación base sobre el canal deseado.Otra forma de producir el mismo efecto es cuando un móvil cercano a una estación base transmite sobre un canal cercano a otro que está usando un móvil débil. La estación base puede tener dificultad para discriminar al usuario móvil deseado del otro debido a la proximidad entre los canales.

Este tipo de interferencias se pueden minimizar filtrando cuidadosamente, y con una correcta asignación de frecuencias. Dado que cada celda maneja sólo un conjunto del total de canales, los canales a asignar en cada celda no deben estar próximos en frecuencias.


• DISTINTOS ESCENARIOS


• Plan permanente de mejora de C/I.(Portadora/Interferencia)

• Drive Test, Simulaciones, Análisis.

• Se realiza mediante el Tunning de los parámetros relevantes, analizando cada escenario con sus particularidades:

- Morfología

- Topografía

- Tilt, Azimuth, PTx SU y AU

- Alturas de Antena

- Cables

- Antenas

- etc.

Marco RegulatorioCosto licencias Wimax

En el gráfico se detalla la cantidad pagada por los operadores por región y el costo promedio de la banda de frecuencia en cada región.

Fuente: Maravedis (2006).

Marco RegulatorioCosto licencias Wimax

El gráfico resume el costo por Hz de las regiones.

Marco RegulatorioNormativa Wimax en Chile

En nuestro país los servicios de telecomunicaciones son regulados por el Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones (MTT), a través de la Subsecretaría de Telecomunicaciones (SubTEL).

¿Existe alguna normativa que regule la tecnología WIMAX?

Existen 3 normas que regulan el uso de los rangos de frecuencias aplicables a WiMax:

Resolución Nº1498 de 1999.Resolución Nº517 de 2001.Resolución Nº479 de 2005.


Resolución Nº1498 de 1999.

NORMA TÉCNICA PARA EL SERVICIO PÚBLICO TELEFÓNICO INALÁMBRICO EN LA BANDA DE FRECUENCIAS 3.400 – 3.600 MHz.

ARTÍCULO 2ºEl ancho de banda disponible es de 200 MHz y la atribución de bloques de frecuencias es la siguiente:

3.575 – 3.6003.475 – 3.500D

3.550 – 3.5753.450 – 3.475C

3.525 – 3.5503.425 – 3.450B

3.500 – 3.5253.400 - 3.425A

Frecuencias (Rx) Terminales

Frecuencias (Tx) Terminales

Bloques

Si se emplea duplex por división de tiempo (TDD), no es aplicable la especificación defrecuencias de transmisión y recepción señalada en la tabla anterior.



NORMA TÉCNICA PARA EL USO DE LA BANDA DE FRECUENCIAS 5.725 – 5.850 MHz.

ARTÍCULO 1ºDestínase la banda de frecuencias 5.725 – 5.850 MHz para la operación de equipos de radiocomunicaciones del servicio fijo, que se autorice mediante concesiones de servicios públicos o intermedios de telecomunicaciones, según sea solicitado.

ARTÍCULO 2°Este artículo define las características técnicas de la tecnologías requeridas para operar en la banda de frecuencias antes mecionadas.


NORMA TÉCNICA PARA EL USO DE LAS BANDAS DE FRECUENCIAS 2.496 – 2.572 MHz; 2.572 – 2.614 MHz y 2.614 – 2.690 MHz.

ARTÍCULO 1ºDestínase las bandas de frecuencias 2.496 – 2.572 MHz y 2.614 MHz – 2.690 MHz parala operación de equipos de radiocomunicaciones de los servicios fijo y/o móvil, queempleando tecnología digital de libre elección, permiten transportar señales, tales como,voz, dato e imágenes, autorizados mediante concesión.

ARTÍCULO 2°Destínase la banda de frecuencias 2.572 – 2.614 MHz, para la operación de equipos deradiocomunicaciones de los servicios fijo y/o móvil, que empleando tecnología digital delibre elección, permiten transmitir varios programas de televisión en un canal de 6 MHzautorizados mediante permiso de servicio limitado de televisión, o transportar señales,tales como, voz, datos e imágenes autorizados mediante concesión de servicio intermediode telecomunicaciones.



¿Quiénes pueden solicitar una concesión o permiso de transmisión de datos?

En el caso de las concesiones de servicio público de transmisión de datos sólo pueden ser concesionarias las personas jurídicas de Derecho Público o Privado constituidas en Chile y con domicilio en el país.

Tratándose de servicios limitados de transmisión de datos pueden ser solicitados tanto por Personas Naturales como por Personas Jurídicas.

¿Cuánto tiempo dura la concesión?

El tiempo de duración de la concesión dependerá del tipo e servicio que se esté entregando, las concesiones de servicio público de transmisión de datos tienen un plazo de duración de 30 años, renovables por períodos iguales a petición del interesado.

Los permisos de servicios limitados de telecomunicaciones tienen una duración de 10 años

¿Hay que pagar por la tramitación de la concesión o el permiso?

La tramitación de las concesiones y los permisos no tienen costos, sólo se deben pagar anualmente los derechos

que corresponden al uso del espectro radioeléctrico.

5taClase Red Acceso Wimax

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