Conmutación y Enrutamiento en Redes de Datos

Estándares y protocolos de comunicación

Wi-Max

Introducción

• Necesidad de mejorar el alcance y tazas de datos que ofrecen las WLAN.

• Maduración de un estándar para la segunda generación de redes inalámbricas de área metropolitana.

• IEEE 802.16 marca la pauta para una expansión y eficaz desarrollo a nivel mundial del acceso inalámbrico de banda ancha, la cual provee conexiones a redes de alta velocidad a través de un punto fijo.

¿Qué es WiMax?

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas) es un estándar de transmisión

inalámbrica de datos (802.16d y 802.16e) diseñado para ser utilizado en redes de área

metropolitana o MAN.

Propósito

• Permite el rápido despliegue mundial de productos BWA Multi-Proveedores innovadores, Rentables e Ínter operables.

• Reemplazar o competir directamente con el Internet por cable y el ADSL.

• Facilita la competencia en el acceso a Banda Ancha proveyendo alternativas para BWA Wireline.

• Impulsa la asignación del espectro radioeléctrico.

• Acelera la comercialización de los sistemas de BWA.

Un poco de Historia

• En el año 1998 la IEEE designó un grupo de trabajo que desarrollara un estándar para permitir la conexión inalámbrica de área metropolitana.

• En el año 2001 fue concluido el estándar 802.16 que definía la especificación de la Interfase Aire para las redes inalámbricas de área metropolitana WMAN.

• La culminación del IEEE 802.16 anunció la entrada del acceso inalámbrico de Banda Ancha como una nueva y mejor herramienta para enlazar a los hogares y negocios a través del core de las redes de telecomunicaciones mundiales.

Un poco de Historia

• La primera versión del estándar P802.16 lanzada en Marzo del 2002 tenía como principales características:

– Trabajaba en las bandas de Frecuencia 10-66Ghz.– Requría LOS con las Radio Base .– Alcanza tasas de datos superiores a los 120Mbps.– Entorno adaptado a dar servicio a las aplicaciones

PMP (Point-Multipont) desde pequeñas oficinas/hogares y oficinas (SOHO) a través de.

– Define una Interfase aire conocida como WirelessMAN-SC.

– Las señales Multicaminos son insignificantes.

Un poco de Historia

• En abril del 2003 se lanza la segunda versión conocida como P802.16a y entre sus principales características se tienen:

– Utilización de una banda de frecuencia licenciada más baja y estrecha 2-11Ghz.

– Soporta escenarios con/sin LOS.– La red está conformada por múltiples BS

transmisoras/receptoras– Las BS pueden dar servicio hasta 200 estaciones

suscriptoras (SS)– Pueden dar cobertura y servicio a edificios

completos.– Requieren más relevancia las señales

multicamino.– Requiere el soporte de técnicas avanzadas de

administración de energía.

Un poco de Historia• Adicionalmente en Enero de 2003 también

se publica 802.16c/d los cuales tienen como finalidad especificar la interoperabilidad de direccionamiento, proveyendo los detalles de los perfiles del sistema y especificando las opciones de combinación como las bases para las pruebas de conformidad e interoperabilidad.

• El WiMax Forum presentó en Julio del 2003 en el WACA Conference las primeras de éstas pruebas.– 802.16c está relacionado con los protocolos, las

estructuras e la suite de pruebas y el propósito de las pruebas.

– 802.16d involucra los protocolos no cubiertos en C, y crea el sistema de perfiles.

Un poco de Historia• Posteriormente es lanzada la segunda revisión conocida como

P802.16b en el año 2004, entre sus características encontramos:– Opera en la banda libre de los 5-6Ghz.

– Fue denominada “WirelessHUMANTM (Wireless High-Speed Unlicensed Metropolitan) Area Network

– La naturaleza de estas bandas introducen interferencia adicional y problemas de coexistencia.

– Se introducen regulaciones para limitar la potencia irradiada.– Soporta OFDM, ARQ.

– Modo de acoplamiento: Topología Opcional, Comunicaciones suscriptor-suscriptor.

– Se introducen mecanismos en la capa física y MAC como la selección dinámica de frecuencia (DFS).

Nomenclatura de la Internase Aire

Un poco de Historia

• La última revisión del Estándar fue lanzada al mercado en diciembre del 2006 802.16e, entre sus principales características encontramos:

– Agrega Alta Movilidad al estándar.– Interoperabilidad con las redes WiFi.– Está basado en la concepción de la red celular.– Optimización para la selección de los canales de

radio dinámicamente.– Provee soporte para Handoff y Roaming.– Utiliza SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency

Division Multiplexing Access).

Un poco de Historia

– Está basado en técnicas de modulación Multi-Portadora y Sub-Canalización.

– Los proveedores de servicio que desarrollaron 802.16e sólo pueden utilizar la red para proveer servicios fijos.

– Opera en las bandas de frecuencia 2.3-2.5Ghz.– La certificación comenzó a mediados del 2006.– Se espera que los primeros productos

certificados se encuentren disponibles en el primer trimestre de 2007.

Características técnicas de 802.16e

– Su amplio radio de cobertura (Aproximadamente 50Km) puede proveer de BWA a:

• Un pequeño núcleo rural• Una urbanización de viviendas• Un parque empresarial situado en la periferia de una

ciudad • Pueblos no tan pequeños• Campus universitarios• Barriadas de grandes ciudades

Red Mallada: Todos conectados contra todos

Características técnicas de 802.16e

• Divide la portadora en 256 subportadoras de ondas de radio.

• Cada BS (estación base) cubre un radio de 50 km.• Transmitiendo datos a 75 Mbps. • Da soporte a miles de usuarios finales con velocidades

hasta 20 MHz.• La interconexión entre todas las BS es totalmente

Wireless.• Proporciona accesos concurrentes.• Utiliza la tecnología portátil LMDS ó Local Multipoint

Distribution Service (Sistema de Distribución Local Multipunto).

¿ Como Funciona 802.16e?

• El proveedor despliega una red de estaciones base (BS).• Cada BS tiene antenas emisoras/receptoras capaces de

soportar el servicio de unas 200 estaciones suscriptoras (SS).• SS situadas dentro de un radio de unos 50 Km.• Entre BS y SS pueden existir obstáculos físicos, como

montañas, que impidan su visión directa.• Las SS actúan como repetidores mediante una antena exterior

de wifi normal, que cubre un radio de unos cuatrocientos metros.– dentro de los cuales puede conectarse simultáneamente

múltiples PC’s

Ventajas de WiMax

• Para cubrir un país del tamaño de Venezuela, se necesitan menos de un centenar de BS a costos relativamente bajos en comparación con los que ameritar las redes ADSL ó Cableadas por Fibra.

• Sólo se requiere un sencillo control central de las claves de acceso a la red.

• La existencia de acuerdos sobre el modo de repartirse la tarifa del usuarios entre los proveedores territoriales del servicio.

• Permite que el abonado tenga conexión inmediata y sin gasto adicional, en cualquier punto del país cubierto por WiMax, sea su domicilio habitual, su segunda vivienda, o durante sus desplazamientos de trabajo y ocio.

Ventajas de WiMax• Capacidad de escalabilidad de la red mientras que el número de

clientes crece.

• La adición fácil de nuevos sectores apoyados en Flexibilidad de canales maximizando la capacidad de la célula.

• Flexibilidades del ancho de banda del canal para soportar el espectro asignado, tanto licenciado, como no licenciado.

• Eficiencia de escalabilidad del protocolo MAC desde un suscriptor hasta cientos de suscriptores.

• Convergencia con el resto de las tecnologías existentes.

• Técnicas avanzadas para mejorar la eficiencia sin LOS (MIMO).

Ventajas de WiMax• Implementación de QoS.

• Implementación de MAC con TDMA dinámico (Grant/Request) para soportar nuevos servicios sensibles a la latencia como voz ó video .

• Diferenciación de niveles de servicio permitido con la asignación de ancho de banda bajo demanda: – T1/E1 para empresas– Best Effort residencial

• Ayuda al despliegue de la banda ancha de ultima milla Inalámbricamente como complemento de la tecnología Wi-Fi.

• Los proveedores de servicio pueden el utilizar equipamiento ya instalado de 802.16 para entregar T1/E1 ó conectividad a la red a velocidades superiores a sus puntos de acceso Wi-Fi.

Relación entre 802.16a y WiMax

• Interoperabilidad entre IEEE 802.16a y su homologo ETSI el estándar HIPERMAN. Esto se logra con la creación del Sistema de Perfiles.

• Pensando en los proveedores de equipos el WiMax Forum a decido:– Enfocarse en los perfiles de la capa Física OFDM del estándar 802.16a.

– Está capa física combinada con non-optional MAC, asegura una base uniforme para todas las implementaciones WiMax

• Inicialmente se definieron tres perfiles del sistema:– Cobertura para la banda 5.8Ghz exentas de licencia, así mismo la de 2.5 y

3.5Ghz.

– Se ha planificado incluir otros perfiles para la banda de 2.3Ghz y otras.

Relación entre 802.16a y HIPERMAN

• Comparten la misma capa Física y MAC.

• El WiMax Forum activa ambos estándares para asegurar que sean estándares globales para las WMAN.

Relación entre 802.16a y 802.16e

• 802.16e ha sido desarrollado como una extensión del estándar ya aprobado 802.16a.

• El principal propósito de 802.16e es agregar capacidades de movilidad al estándar ya desarrollado 802.16a, el cual fue diseñado para operar de manera fija.

• 802.16e no intenta competir con la tecnología telefónica de 3G o sus sucesores, principalmente es una extensión de los servicios.

Arquitectura de Capas 802.16