INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN

TESINASeminario de Titulacin: Las tecnologas aplicadas a las redes de computadoras DES/ESIME-CUL/5092005/05/08

APLICACIONES DE TECNOLOGA WI-MAX A LA ZONA RURAL DE SAN ANDRES HIDALGO, OAXACA.

Que como prueba escrita de su examen Profesional para obtener el Ttulo de: Ingeniero en Comunicaciones y Electrnica Presenta: CASILLAS PLIEGO CARLOS ALBERTO. GUERRERO CARRERA DOMINGO. RUIZ GUALITO ADRAN. VALENCIA VALENCIA RUBN.

Mxico D.F.

Enero 2009

A Dios Por permitirme la vida y trazar un camino con libre albedro. A Mayo Agradezco la vida en amor, proteccin, comprensin, fortaleza de responsabilidad y empuje al realismo de mi madre. A Arturo y Gil Por su incondicional apoyo de toda la vida. A mi Tesoro El amor de mi vida, que sin ti no hubiera sido posible llegar hasta donde estoy. A mis hijas Mis motores de vida y esperanza, FER, VALE, SOFI Y BARBY. Si yo tuve la suerte de alcanzar algo, esto se debe slo a que me apoy en hombros de gigante. ING. CARLOS A. CASILLAS

Doy gracias a Dios el haberme permitido trazar la ruta del xito en mi vida, a la gente que siempre me apoyaron en este trayecto, a los profesores que siempre me brindaron sus palabras de aliento, sus enseanzas, experiencias y conocimientos, a mis padres que siempre creyeron en m, realmente momento como este nuca ms habr otra oportunidad, a mis hermanas que para ellas soy un gran ejemplo para sus hijos y para ellas mismas, en donde ellas han estado conmigo en las buenas y en las malas, principalmente a la familia Jimnez Dvila que siempre me tendieron la mano, el cul esta familia me inculcaron los valores y principios de un buen ser humano, simplemente honradez y honestidad son los conceptos que siempre van conmigo, me enorgullece de la institucin el cul soy egresado politcnico de corazn, me siento feliz, esto es de campesino a profesionista ha sido la ruta de mi vida. Una bella historia que nunca olvidar, mi frase favorita nada es imposible, todo es posible cuando se tiene voluntad, perseverancia son los cimientos de un algo, algo que se produzca, coseche y la satisfaccin es inmensa. Este proyecto es dedicado a la gente el cul conviv desde nio y que an lo sigo haciendo, quiero compartir mis conocimientos y as mismo brindarle solucin para satisfacer sus necesidades y la mejora de calidad de vida. Muchas Gracias. Guerrero Carrera Domingo.

Antes que todo quiero dedicarle este proyecto de tesina y con ello el nuevo camino que inicio como Ingeniero a los pilares de mi existencia. A mis padres por su cario, comprensin y apoyo sin condiciones ni medida. Gracias por guiarme y cultivar en m el deseo de superacin, por ser mis ejemplos a seguir y mostrarme que nada es imposible. A mis hermanas; Rosa Maria, Miriam Guadalupe y Rub Isabel, por permitirme ser su amigo y ensearme a confiarme en los dems, por el amor que me han brindado, por las experiencias y aventuras que hemos y seguiremos compartiendo. A la memoria de hijo Jos Julin por ser la luz angelical que me gua cuando el camino esta lleno de confusin y oscuridad. Por permitirme llegar hasta este momento tan importante en mi vida. Gracias Familia los amo, siempre los llevo conmigo. Gracias a todos mis compaeros y amigos que compartieron tantas experiencias, aventuras, desveladas, sueos, metas y sobre todo por haber dejado una huella en m ser que me ha permitido crecer como ser humano. Gracias a todos mis profesores que participaron en mi formacin acadmica, sin su ayuda, paciencia y conocimientos no estara en donde me encuentro ahora. Gracias a mi alma mter el Instituto Politcnico Nacional por inculcar en mi su lema como forma de vida La tcnica al Servicio de la Patria. Ruiz Gualito Adran.

Agradecimiento infinito a mis padres Domingo Valencia Martnez y Amalia Valencia Guzmn por ese apoyo incondicional e incuantificable para lograr este proyecto de vida que sin duda alguna es la mejor herencia que recibo. Gracias por sus enseanzas de mximo esfuerzo, perseverancia y lucha constante para alcanzar objetivos pese a cualquier circunstancia adversa, pero sobretodo gracias por ser mis padres; que al darme la vida esta consigo me regala este momento de plenitud y realizacin que estoy seguro ser uno de los mas conmemorables que dedico y comparto con ustedes gente que me quiere y disfruta igual que yo este xito.

Ing. Rubn Valencia Valencia

NDICEINTRODUCCIN OBJETIVO JUSTIFICACIN CAPTULO I. FUNDAMENTOS DE WIMAX 1.1 Introduccin a WiMax 1.2 Caractersticas de WiMax 1.2.1 Bandas con licencia: 2.5 y 3.5GHz 1.2.2 Banda Exenta de licencia: 5GHz 1.2.3 Beneficios de bandas con licencias y exentas de licencias 1.2.3.1 Soluciones con licencia: Ventajas y Usos 1.2.3.2 Soluciones exentas de licencia: Ventajas y Usos 1.3 Estndares de WiMax 1.3.1 IEEE 802.16 para banda ancha inalmbrica 1.3.2 Evolucin de los estndares de la familia IEEE 802.16a-802.16d WiMax 1.4 Comparativa con WiMax-WiFi 1.4.1 WiFi 1.4.2 WiMax CAPTULO II. ENTORNO WIMAX Pg. 16 Pg. 4 Pg. 1

2.1 Tasas de transmisin de datos 2.2 WiMax Tasas de servicios 2.3 rea de cobertura 2.4 Canal de carga 2.5 Tipos de conexiones 2.6 Bandas de frecuencia 2.7 Direccionamiento 2.8 Protocolo de Acceso de Control al Medio de Unidades de Datos (MAC PDUs) 2.9 Paquetes de radio (rfagas) 2.10 Descriptores de canal 2.11 Codificacin del canal 2.11.1 Correccin de errores de codificacin 2.11.2 Intercalacin 2.11.3 Aleatorizacin 2.12 Radio propagacin 2.12.1 Lnea de visin 2.12.2 Lnea de visin indirecta 2.13 Transmisin dplex 2.14 Recorrer (alineacin dinmica de tiempo) 2.15 Seleccin dinmica de frecuencias (DFS)

2.16 Control de potencia RF 2.17 Informes sobre las mediciones del canal 2.17.1 Eliminacin de Cabecera por medio de una Carga til (PHS) 2.17.2 Subnivel de Convergencia (CS) 2.18 Topologa de la red 2.18.1 Punto a punto (PTP) 2.18.2 Punto a multipunto (PMP) 2.18.3 Red en malla (Mesh) 2.19 Sub Canalizacin (sub-portadora) 2.20 Poltica de retransmisin 2.20.1 Repeticin selectiva (SR) 2.20.2 Peticin de Repeticin Automtica Hibrida (HARQ) 2.21 Canal fsico de RF 2.21.1 Variantes WiMax 2.21.2 MAN Inalmbricas-SCTM 2.21.3 MAN Inalmbricas-SCaTM 2.21.4 MAN Inalmbricas-OFDMTM 2.21.5 MAN Inalmbricas-OFDMA 2.22 Redes inalmbricas HUMANTM 2.22.1 Canales lgicos 2.22.2 Identificador de conexin (CID) 2.22.3 Identificador de flujo de servicio (SFID) 2.23 Capas del protocolo WiMax 2.23.1 Capa de convergencia MAC 2.23.2 Capa MAC 2.23.3 Capa de privacidad MAC 2.23.4 Capa fsica CAPTULO III. ANLISIS Y DESARROLLO DE PROYECTO EN UN SISTEMA WiMaX Introduccin 3.1 Estacin base de WiMax 3.1.1 Mecanismos de control en la transmisin y recepcin 3.2 Sincronizacin 3.2.1 Sincronizacin de red 3.2.2 Rango 3.2.3 Requerimiento de ancho de banda 3.2.4 Seleccin de parmetros 3.2.5 Transmisin con contencin total 3.2.6 Transmisin con contencin focalizada 3.2.7 Control de potencia 3.2.8 Mediciones de calidad de canal 3.3 Requerimientos del transmisor 3.3.1 Control de nivel de potencia de transmisin 3.3.2 Aplanamiento espectral de transmisin 3.3.3 Error de constelacin de transmisin y mtodo de ensayo

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3.3.4 Ancho de banda de canal de transmisin y frecuencias portadoras de RF 3.4 Requerimientos del receptor 3.4.1 Sensibilidad del receptor 3.4.2 Rechazo de canal adyacente y alternado en el receptor 3.4.3 Requerimientos de frecuencia y timing 3.5 Componentes de las estaciones base 3.5.1 Infraestructura de la estacin base 3.5.2 Equipo WiMax de la estacin base 3.5.3 Conexin de la red de retorno (backhaul) de la estacin base 3.6 Productos certificados WiMax para la estacin base 3.6.1 Solucin alvarion (802.16a, 802.16d y 802.16e) 3.7 Estructura del equipamiento de la estacin base 3.7.1 Estacin base modular 3.7.2 Unidad de procesamiento de la red (NPU) 3.7.3 Unidades de acceso interiores/exteriores 3.7.4 Unidad para la conexin al sistema de potencia 3.7.5 Unidad de suministro de energa (SPU) 3.7.6 Unidad de ventilacin 3.8 Equipamiento para los abonados o llamado CPEs 3.8.1 BreezeMAX CPEs 3.8.2 BreezeMAX PRO-S CPEs 3.8.3 Sistema de gestin AlvariSTAR 3.9 Solucin Siemens 3.9.1 Estacin base SkyMAx 3.9.2 Unidades de suscriptor 3.9.3 Sistema de gestin 3.10 Solucin Airspan 3.10.1 MacroMAXe 3.10.1.1 MacroMAXd 3.10.1.2 Unidades de suscriptor 3.10.2 Sistema de gestin 3.10.3 Otros productos de Airspan CAPTULO IV. SIMULACIN 4.1 Introduccin a Radio Mobile 4.2 Obtencin de mapa y elevacin 4.3 Configuracin de mapas 4.4 Mapa de elevaciones 4.5 Superposicin de mapas 4.6 Creando la red de trabajo 4.7 Definicin de sistemas 4.8 Posicionamiento de unidades 4.9 Asociacin de las unidades a la red 4.10 Guardar el proyecto 4.11 Enlaces de radio Pg. 71

CONCLUSIONES

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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

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APNDICES

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GLOSARIO DE TRMINOS

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INTRODUCCINOBJETIVOProporcionar el sistema de telecomunicaciones con la tecnologa ms eficiente, flexible en costo, con la facilidad de acceso para que las comunidades marginadas y alejadas de zonas urbanas cuenten con un medio de comunicaciones como en el caso particular de San Andrs Hidalgo, Estado de Oaxaca.

JUSTIFICACINI).- En el profundo rezago tecnolgico en el cul se encuentra la comunidad de San Andrs Hidalgo, del Estado de Oaxaca, aunado al escaso inters del gobierno Estatal y Municipal, surge la idea de implementar un medio de comunicacin de bajo costo y fcil acceso, no slo para el sector educativo sino para comunidad en general. II).- En el mundo de las comunicaciones los usuarios estn cambiando sus preferencias hacia el uso de la Internet, y por ello que los contenidos de muchas empresas, gobiernos, instituciones y/o personas se encuentran en la red. Desafortunadamente existen zonas geogrficas donde el acceso a la informacin es deficiente debido a los altos costos que significa la implementacin de las tecnologas convencionales de comunicacin. III).- La implementacin de un sistema de comunicacin que pueda proveer los servicios de Internet, telefona, radio y/o televisin, es necesario construir una estacin terrena para radiar la informacin mediante microondas utilizando la tecnologa Wi-Max. IV).- La tecnologa WiMAX ser la base de las Redes Metropolitanas Inalmbricas de banda ancha, servir de apoyo para facilitar las conexiones en zonas rurales, y se utilizar en el mundo empresarial para implementar las comunicaciones internas. Adems, su demanda supondr el despliegue definitivo de otras tecnologas, como VoIP. V).- Wi-Max ser una herramienta fundamental en el sector educativo para transmitir, crear e intercambiar ideas y experiencias. As mismo permitir enriquecer los valores de la cultura en distintas regiones. VI).- En base a la ley de ciencia y tecnologa del estado de Oaxaca en el artculo 5 de los apartados II y III hace mencin de lo siguiente:

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Que los resultados de las actividades de investigacin cientfica, desarrollo e innovacin tecnolgica, que sean objeto de apoyos en trminos de esta ley, sern invariablemente evaluados y tomados en cuenta para el otorgamiento de apoyos posteriores: la toma de decisiones, desde la determinacin de polticas generales y presupuestales de ciencia y tecnologa, hasta las orientaciones de asignacin de recursos a programas y proyectos especficos, se llevarn a cabo con la participacin de personas fsicas y morales, particularmente aquellas dedicadas o vinculadas con actividades relacionadas con la materia. Las personas fsicas y morales de los sectores pblico y privado que lleven a cabo actividades de ciencia y tecnologa, que reciban apoyo del COCyT, debern difundir y divulgar, entre la sociedad, sus actividades y los resultados de sus investigaciones y desarrollos tecnolgicos, sin perjuicio de los derechos de propiedad industrial o intelectual correspondientes, y de la informacin que por razn de su naturaleza deba reservarse. COCyT es un rgano desconcentrado de la Secretara de Economa del gobierno del Estado de Oaxaca, con autonoma tcnica. La investigacin cientfica y tecnolgica realizada en el Estado de Oaxaca buscar contribuir significativamente a solucionar los problemas de la entidad en materia de desarrollo regional, salud, vivienda, educacin, deporte, recreacin, cultura, medio ambiente, y todos aquellos que repercuten en las condiciones de vida de la poblacin. Para la creacin y operacin de los instrumentos en ciencia y tecnologa se conceder prioridad a los programas y proyectos cuyos propsitos sean el desarrollo y la innovacin tecnolgica, vinculados con empresas o entidades usuarias de la tecnologa, sern prioritarios los proyectos que se propongan lograr un uso racional, ms eficiente y ecolgicamente sustentable de los recursos naturales, as como las asociaciones cuyo propsito sea la creacin y funcionamiento de redes cientficas y tecnolgicas. Sabiendo que construir el sistema existe un costo que la comunidad no puede aportar y no se busca obtener ganancia sino slo brindar servicio a la comunidad, hay que pedir apoyo al COCyT. Para implementar esta tecnologa es necesario conocer las caractersticas de la zona en particular. Localizacin Geogrfica Las coordenadas geogrficas de la zona de San Andrs Hidalgo cuenta con una altura de 1,820 metros, una longitud de 18 08 14.66" y latitud de 96 48 21.24". La porcin orogrfica del municipio corresponde al sistema montaoso Oaxaqueo, su relieve topogrfico es sumamente quebrado y es formado por cerros de diferentes altitudes. En el espacio fsico del municipio se encuentra profundas caadas, quebradas y grandes montaas.

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Clima Cuenta con las siguientes variedades: el semiclido hmedo con lluvias todo el ao y que cubre el 50.06% de la superficie municipal, el semiclido sub-hmedo con lluvias en verano cubriendo el 6.66% de la superficie, y el templado hmedo con abundantes lluvias en verano que cubre el 43.28% de la superficie Municipal. El clima es considerado templado hmedo con lluvias en la mayor parte del ao, con excepcin de una corta temporada entre los meses de Marzo a Mayo, que se distingue por ser la poca calurosa; presenta en promedio una precipitacin pluvial que vara entre los 244 a los 406 cm3 al ao; el municipio es cubierto por grandes mantos de neblina, esto se debe a que la sierra mazateca sirve como puerta de entrada a los vientos provenientes del Golfo de Mxico. Medio de Comunicacin En el municipio de Huautla de Jimnez, se cuenta con una estacin repetidora del canal 9 de Oaxaca, un equipo de produccin radiofnica (grabacin), dicha estacin se encarga de editar publicaciones mensuales de carcter informativo de todo lo que acontece en la localidad. Vas de Comunicacin El municipio tiene comunicacin va terrestre con la Capital del Estado y varias Entidades Federales del Pas. La Carretera Teotitln-Tuxtepec tiene como punto intermedio a Huautla de Jimnez. Entendiendo el valor cultural y nacional que tiene esta comunidad como todas las dems que conforman nuestro territorio nacional, creemos de gran importancia la implementacin de un sistema de comunicaciones que la enriquezca y fortalezca en sus distintos mbitos de comunicacin y enseanza, para ello se plantea utilizar la tecnologa de Wi-Max.

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CAPTULO I.- FUNDAMENTOS DE WIMAX1.1.- Introduccin a Wi-MAX Wi-Max significa interoperabilidad mundial de acceso por microondas, es fundamentada esta tecnologa mediante el estndar IEEE 802.16 que se refiere a la red inalmbrica nace de esta normatividad. Es un estndar de comunicaciones inalmbricas que ofrece acceso para reas metropolitanas y constituye una solucin para acceso de ltima milla. En zonas rurales y en otras partes del mundo que no disponen de red inalmbrica, Wi-Max podr constituir como la plataforma ideal para ofrecer numerosos servicios de voz, datos y esparcimiento. En el caso de los pases desarrollados, al menos en las zonas urbanizadas, es probable que las tecnologas de Internet porttil completen las redes existentes, en lugar de sustituirlas. La importancia de realizar una investigacin de este tipo radica en disponer de un anlisis comparativo claro y conciso, que permita a los proveedores de acceso y/o contenido, comprender la forma en que operan estas tecnologas, y para qu aplicaciones y contextos es til en cada una de ellas. Mediante un anlisis de sus distintos beneficios y limitantes, se pretende brindar nuevas alternativas de comunicacin para diferentes zonas geogrficas del pas. Adems, se busca fomentar un conocimiento generalizado sobre este tema, tanto para profesionistas como publico en general, de tal manera que las empresas que brinden estos tipos de servicios puedan proyectarse a futuro y puedan elegir la mejor opcin.

1.2 Caractersticas de Wi-MAXUno de los beneficios de las soluciones WiMAX para instalaciones en todo el mundo es la capacidad de utilizar una solucin estandarizada tanto en una banda con licencia como en una exenta de licencia. Las soluciones WiMAX con licencia y las exentas de licencia ofrecen ventajas significativas sobre las soluciones por cable. La adopcin de soluciones WiMAX exentas de licencia y con licencia est impulsada por los siguientes beneficios adicionales: Escalabilidad. El estndar 802.16-2004 soporta anchos de canal de frecuencia de radio (RF) flexibles como una forma de aumentar la capacidad de la red. El estndar tambin especifica el soporte para el Control de Potencia de Transmisin (TPC) y a las medidas de la calidad del canal como herramientas adicionales al espectro eficiente de soporte.

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El estndar fue elaborado para escalar cientos o inclusive miles de usuarios dentro de un canal RF. Los operadores pueden reasignar el espectro por medio de la sectorizacin a medida que aumente el nmero de abonados. El soporte a canales mltiples permite que los fabricantes de equipos suministren medios para tratar el alcance del uso del espectro y la asignacin de reglamentaciones enfrentadas por operadores en los diversos mercados internacionales. Bajo costo. El medio inalmbrico usado por WiMAX permite que los proveedores de servicio eviten los costos relacionados con la instalacin de cableado, como, por ejemplo, tiempo y mano de obra. Flexibilidad. Un medio inalmbrico permite la instalacin de una solucin de acceso a largas distancias atravesando terrenos variados en diferentes pases. Basado en estndares. WiMAX Forumayuda a soportar interoperabilidad y coordinacin entre proveedores que desarrollan productos segn el estndar 802.16-2004 al probar y certificar que sus productos cumplen con sus requisitos. Backhaul. Usa antenas punto a punto para conectar sitios de abonados entre s y a las estaciones base en largas distancias. Last mile. Usa antenas punto a multipunto para conectar abonados hogareos o de empresas a la estacin base. Acceso de cobertura de reas extensas. Usa estaciones base, estaciones de abonados, y soluciones Wi-Fi, como las redes de malla, para cubrir un rea extensa y proveer acceso a clientes 802.16 REV E. (Tambin se les llama hot zones - reas calientes)

Figura 1.1 Instalacin fija de WiMAX y modelos de uso. Los gobiernos de todo el mundo reconocen el valor de las innovaciones asociadas con los estndares abiertos y las soluciones exentas de licencia y han establecido bandas de frecuencias disponibles para uso de tecnologas WiMAX con licencia y exentas de licencia.

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Sin embargo, para imponer algn tipo de control sobre las soluciones exentas de licencia y para disminuir el potencial de interferencia, algunos gobiernos estipulan requisitos de potencia para operaciones de alta potencia y de baja potencia. Cada regin geogrfica define y regula sus propias bandas con licencia y las exentas de licencia y permiten que los proveedores usen todos los espectros disponibles dentro de estas bandas, el estndar 802.16-2004 soporta tamaos de canal entre 1.5 MHz y 20 MHz.

Fig. 1.2 Frecuencias en el mundo.

Tabla 1.1 Wimax en el Mundo y frecuencias de operacin. 1.2.1Bandas con Licencia: 2.5 GHz y 3.5 GHz La banda de 2.5 GHz se ha asignado en gran parte del mundo, incluso en Amrica del Norte, Amrica Latina, Europa Occidental y Oriental y partes de Asia-Pacfico, como banda con licencia. Cada pas asigna la banda de forma diferente, por lo que el espectro asignado en las regiones puede variar entre 2.6 GHz y 4.2 GHz. Un sistema que opera en la banda con licencia tiene una ventaja sobre un sistema que opera en una banda sin licencia: tiene un

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mayor presupuesto de potencia de downlink (enlace de descarga) y puede soportar mejor antenas interiores. En Estados Unidos, la Federal Communications Comission (FCC) cre el Servicio de Radio de Banda Ancha (BRS), antes llamado sistema de distribucin multipunto multicanal (MMDS) para acceso inalmbrico de banda ancha. La reestructuracin siguiente permiti la apertura de bandas entre 2.495 GHz y 2.690 GHz para soluciones con licencia como, por ejemplo, 2.5 GHz en WiMAX. En Europa, el European Telecommunications Standards Institute (ETSI) asign la banda de 3.5 GHz, originalmente usada para wireless local loop (WLL) a soluciones WiMAX con licencia. 1.2.2 Banda Exenta de Licencia: 5 GHz La mayora de los pases en todo el mundo han acogido el espectro de 5 GHz para comunicaciones exentas de licencia. Las bandas de 5.15 GHz y 8.85 GHz han sido designadas como exentas de licencia en gran parte del mundo. Aproximadamente 300 MHz de espectro se encuentra disponible globalmente en muchos mercados, y 255 MHz adicionales de espectro de 5 GHz exento de licencia est disponible en mercados muy populares como el de Estados Unidos. Algunos gobiernos y proveedores de servicios estn preocupados con la interferencia resultante de la disponibilidad de demasiadas bandas exentas de licencia, pues puede afectar a las redes de comunicacin pblicas y gubernamentales ms importantes, tales como los sistemas de radar. Estos pases y entidades se han ocupado en establecer requisitos de control limitados para espectros de 5 GHz. Por ejemplo, el Reino Unido est introduciendo restricciones a algunos canales de 5 GHz y considerando la aplicacin del uso de la funcin DFS (Seleccin Dinmica de Frecuencia). En Mxico, las leyes que requieren el uso del espectro para beneficiar al pueblo han influenciado al gobierno para que tome un enfoque proteccionista y generador de ingresos hacia el licenciamiento. El gobierno mexicano est dirigiendo hacia el licenciamiento al menos a 1 de las bandas de 5 GHz, con 5.8 GHz como candidato primario.

Tabla 1.2 Disponibilidad de las bandas de frecuencia para WiMAX. (Fuente Wimax Forum)

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1.2.3 Beneficios de las Bandas con Licencia y Exentas de Licencia Los beneficios de las soluciones WiMAX con licencia y las exentas de licencia sobre las soluciones por cable son: el bajo costo, la escalabilidad, y la flexibilidad. Sin embargo, lo que a veces se pasa por alto es el hecho de que cada banda provee diferentes ventajas para los diferentes modelos de uso.

Tabla 1.3 Beneficios de soluciones con licencia y exentas de licencia. 1.2.3.1 Soluciones con Licencia: Ventajas y Usos Para instalar una solucin con licencia, un operador o proveedor de servicio debe comprar el espectro. La compra del espectro es un proceso engorroso. En algunos pases, completar los permisos para obtener los derechos de licenciamiento puede demorar meses, mientras que en otros, la subasta de espectro puede elevar los precios y demorar la adquisicin del espectro. Esta mayor barrera de entrada, junto con la propiedad exclusiva de una banda, permite mejoras de la calidad de servicio y reduce la interferencia. Las soluciones WiMAX con licencia tienen ventajas significativas. Los costos ms elevados y los derechos exclusivos del espectro permiten una solucin ms previsible y estable para instalaciones en grandes reas metropolitanas y para uso mvil. Las frecuencias ms bajas asociadas a las bandas con licencia (2.5 GHz y 3.5 GHZ) permiten mejor penetracin NLOS y RD. Sin embargo, las bandas con licencia no estn exentas de problemas de interferencia. A medida que los proveedores de servicio instalan ms redes, deben enfrentar interferencia mutua resultante de dentro de sus propias redes Una correcta proyeccin e implementacin puede aliviar estos problemas. Resumiendo, las soluciones con licencia ofrecen ventajas de calidad de servicio (QoS) mejorada sobre las soluciones exentas de licencia. 1.2.3.2 Soluciones Exentas de Licencia: Ventajas y Usos Los costos relacionados con la adquisicin de bandas con licencia estn llevando a muchos WISPs y mercados verticales a considerar las soluciones exentas de licencia para mercados especializados, tales como reas rurales y mercados emergentes. Las soluciones exentas de licencia ofrecen varias ventajas clave sobre las soluciones con licencia, incluso menores costos, desarrollo rpido, y una banda comn que puede usarse en la mayor parte del

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mundo. Estos beneficios estn alimentando los intereses y tienen potencial para acelerar la adopcin de la banda ancha. Los proveedores de servicios en mercados emergentes, como pases en desarrollo o pases maduros con regiones subdesarrolladas, pueden disminuir el tiempo de lanzamiento al mercado y los costos iniciales al instalar rpidamente una solucin exenta de licencia sin permisos o subastas. Incluso las regiones maduras pueden beneficiarse de las soluciones exentas de licencia. Algunos proveedores de servicio pueden usar una solucin exenta de licencia para proveer acceso last mile para hogares, empresas, o backhaul como reserva de la red suplementaria para sus redes con licencia o por cable. Una solucin exenta de licencia est regulada en trminos de la potencia de salida de la transmisin, aunque generalmente no se necesita licencia. Un dispositivo o servicio puede usar la banda en cualquier momento en tanto que la potencia de salida sea controlada adecuadamente. Los proveedores que estn especialmente preocupados con la QoS, por ejemplo, pueden encontrar que la solucin con licencia les da ms control sobre el servicio.

Un proveedor de servicio que desea servir a un mercado emergente o subdesarrollado con un servicio de clase ejecutiva puede usar una solucin exenta de licencia, con un diseo de red correcto que incluya inspeccin de sitios y soluciones especializadas de antena, para ofrecer determinados Contratos de Nivel de Servicio (SLAs) para sus mercados especializados. Sin embargo, una solucin exenta de licencia no debera considerarse como substituto de una solucin con licencia. Cada una sirve a necesidades de mercado diferentes basadas en las compensaciones entre costo y QoS. Tanto las soluciones exentas de licencia como las soluciones con licencia ofrecen diferentes ventajas a los proveedores. La disponibilidad de ambos permite la satisfaccin de una diversidad de necesidades de uso de los proveedores y de los mercados emergentes. Los proveedores de servicio que desean agregar movilidad a sus redes inalmbricas de banda ancha deberan considerar en primer lugar una solucin WiMAX con licencia para QoS mejorada, despus una solucin de Malla Wi-Fi para soluciones que requieren una necesidad inmediata, y despus, una solucin exenta de licencia. Una solucin WiMAX con licencia ofrece mejor control en reas extensas, escalabilidad mejorada, QoS, y flexibilidad para usuarios, mientras que la Malla Wi-Fi puede cubrir reas menores a un costo menor y tambin pueden usar un protocolo de Acceso Mltiple con Deteccin de Portadora y Prevencin de Colisiones (CSMA/CA) para manejar usuarios mltiples dentro de una pequea regin. Por estas razones, las soluciones WiMAX exentas de licencia se concentran en reas rurales, mercados emergentes, y aplicaciones punto a punto y pueden proveer, por ejemplo, una solucin backhaul de bajo costo. Lo ms importante es que las fluctuaciones de cantidad y localizacin de los usuarios y el control limitado del espectro ofrecido por la solucin exenta de licencia puede causar ms

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interferencia. Pueden usarse datos estadsticos de red para planificar volatilidad. Sin embargo, los problemas relativos a la movilidad como la transmisin de seales RF a y desde un objetivo mvil son mucho ms fciles de tratar usando una solucin con licencia. Por lo tanto, las aplicaciones mviles son ms indicadas para una solucin WiMAX con licencia. Grandes regiones subdesarrolladas o con poco servicio, tales como un local aislado de una facultad o granja, son ms indicadas para soluciones WiMAX exentas de licencia, ya que los beneficios de costo y de rea de cobertura pueden ser mejor utilizados. Las soluciones exentas de licencia WiMAX son apropiadas para las siguientes aplicaciones: Soluciones de larga distancia punto a punto en ambientes con poca poblacin. Soluciones punto a multipunto en comunidades rurales (incluso algunos pases en desarrollo). reas con poco ruido de banda RF o donde la interferencia en la banda sin licencia se pueda controlar dentro de la geografa, como, por ejemplo, grandes campos de empresas, barracas militares, y armadores. Donde el costo es el factor ms importante para la toma de decisiones entre tecnologas inalmbricas competidoras. Cuando la propiedad del equipo es una opcin para el usuario final.Las soluciones con licencia WiMAX son apropiadas para las siguientes aplicaciones: Aplicaciones punto a multipunto de gran cobertura. Servicios mviles de banda ancha ubicua. Cuando el licenciamiento permite el control sobre el uso del espectro y la interferencia. Cuando el costo no es la razn principal para elegir la tecnologa, porque la tecnologa se ha optimizado para esta aplicacin (otras tecnologas como los revestimientos de datos 3G costarn ms y tendrn menor desempeo. Cuando los servicios y el equipo de la estacin base slo pueden arrendarse de una portadora o proveedor de servicio.

1.3.- Estndares de Wi-MAX1.3.1.- IEEE 802.16 para banda ancha inalmbrica. Varios operadores y proveedores de servicios pueden estar no familiarizados con los detalles del estndar IEEE 802.16, pero esta tecnologa inalmbrica est a punto de revolucionar el acceso de banda ancha de la industria. El estndar 802.16, la Interfase de Aire para sistemas de Acceso Fijos de Banda Ancha, es tambin conocido como la interfase de Aire IEEE WirelessMAN. Esta tecnologa est diseada desde cero para proveer acceso inalmbrico de ltima milla en la red de rea Metropolitana (MAN), con un desempeo comparable al que actualmente ofrecen los servicios tradicionales de cable, DSL o T1. La principal ventaja de los sistemas basados en 802.16 es que poseen la habilidad de proveer servicio rpidamente, an en reas difciles de alcanzar por infraestructuras cableadas; y la habilidad de superar las limitaciones fsicas de las tradicionales redes de infraestructura.

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Proveer una conexin almbrica de banda ancha a un rea actualmente sin servicio mediante una conexin DSL o de cable puede ser un proceso altamente costoso y largo de implementar en trminos de tiempo, con el resultado de que grandes reas a travs de la tierra no poseen acceso a conectividad de banda ancha. La tecnologa inalmbrica 802.16 provee una manera flexible en cuanto a costo y efectividad de llenar los espacios vacos en cobertura de banda ancha creando nuevas formas de brindar servicios de banda ancha sin los vicios conocidos del mundo almbrico. Usando la experiencia de cientos de ingenieros de la industria de las comunicaciones, el IEEE ha establecido una jerarqua de estndares inalmbricos complementarios. Esto incluye el IEEE 802.15 para Redes de rea Personal (PAN), IEEE 802.11 para Redes de rea Local (LAN), 802.16 para Redes de rea Metropolitana, y el propuesto IEEE 802.20 para Redes de rea Amplia (WAN). Cada estndar mencionado representa una tecnologa optimizada para un mercado y modelo de uso distinto y est diseado para complementar los otros. Un buen ejemplo es la proliferacin de redes inalmbricas para hogares, oficinas y hot-spots comerciales, basados en el estndar 802.11. Esta proliferacin de redes inalmbricas est conduciendo la demanda de conectividad de banda ancha a Internet, la cual puede ser provista por el 802.16 mediante un servicio de aire de largo alcance en trminos relativos a la ubicacin del proveedor del mismo. Para operadores y proveedores de servicio, los sistemas construidos sobre el estndar 802.16 representan un tercer cao fcilmente desplegable capaz de ofrecer acceso de banda ancha de ltima milla flexible y accesible para millones de abonados de hogares y negocios.

Fig. 1.3.- El estndar IEEE 802.16 y las dems estndares

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Espectro Funcionamiento Tasa de bit Modulacin

802.16 10 - 66 GHz Solo con visin directa 32 - 134 Mbit/s con canales de 28 MHz QPSK, 16QAM y 64 QAM Sistema fijo 20, 25 y 28 MHz

Movilidad Anchos de banda Radio de celda tpico

802.16a 2 _ 11 GHz Sin visin directa (NLOS) Hasta 75 Mbit/s con canales de 20 MHz OFDM con 256 subportadoras QPSK, 16QAM, 64QAM Sistema fijo Seleccionables entre 1,25 y 20 MHz

802.16e < 6 GHz Sin visin directa (NLOS) Hasta 15 Mbit/s con canales de 5 MHz Igual que 802.16a

5 - 10 km aprox. (alcance mximo de unos 50 km) Fig. 1.4.- Tabla resumen de caractersticas del estndar 802.16 (WiMAX) Canal (MHz) 20 25 28 Tasa de Smbolos (Mbaudios) 16 20 22.4 Modulacin QPSK 32Mbps 40Mbps 44.8Mbps 16-QAM 64Mbps 80Mbps 89.6Mbps 64-QAM 96Mbps 120Mbps 134.4Mbps

2 - 5 km aprox.

Movilidad pedestre Igual que 802.16a con los canales de subida para ahorrar potencia 2 - 5 km aprox.

Tabla 1.5.- Capacidades mximas del estndar IEEE 802.16. El estndar 802.16 fue diseado para actuar en la banda de frecuencias de 10 a 66 GHz, mientras que la siguiente extensin del estndar, el 802.16a, acta entre 2 y 11 GHz por lo que puede funcionar en bandas licenciadas y no licenciadas. WiMAX opera en la banda del espectro de 5 GHz y de 2.4 GHz que no requieren licencia, y se tiene tambin la banda de 3.5 GHz que s requiere licencia. 1.3.2 Evolucin de los estndares de la familia IEEE 802.16a-802.16d Wi-Max En abril de 2002 el IEEE public la versin definitiva del estndar 802.16. De cualquier forma, el estndar 802.16a, aprobado en abril de 2003, fue el primer prototipo de esta tecnologa. El 802.16b es una extensin diseada para dar una mejor calidad de servicio al protocolo, el cual se centra en la banda de 5 a 6 GHz. Este protocolo est todava en estudio por un grupo del IEEE. En Enero de 2003, el IEEE aprob el estndar 802.16a, el cual cubre bandas de frecuencias entre 2 GHz y 11 GHz. Este estndar es una extensin del estndar IEEE 802.16 para 10-66 GHz publicado en Abril de 2002. Este subrango de frecuencias en 11 GHz permite el desempeo de enlaces sin lnea de vista, haciendo al IEEE802.16a la tecnologa apropiada

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para aplicaciones de ltima milla donde los obstculos como rboles y edificios estn siempre presentes y en donde las estaciones bases pueden necesitar ser montadas sin discreciones en los techos de viviendas o edificios en vez de en torres o montaas. La configuracin ms comn 802.16a consiste en una estacin base montada en un edificio o torre que comunica en configuracin punto-multipunto a abonados ubicados en oficinas u hogares. El 802.16a posee un rango de hasta 48 Km con celdas tpicas de 6.5 a 9.5 Km. Dentro del radio de celda tpico, el desempeo sin lnea de vista y throughpout son ptimos. En adicin, el 802.16a provee una tecnologa inalmbrica ideal para conectar WLANs 802.11 y hotspots comerciales con Internet. Con datos compartidos de hasta 75 Mbps, un sector simple de una estacin base 802.16a donde un sector es definido como un par simple de radios transmisor/receptor en la estacin base provee suficiente ancho de banda para soportar simultneamente 60 puntos de negocio con conectividad nivel T1 y cientos de hogares con conectividad nivel DSL, usando canales de 20 Mhz de ancho de banda. Para soportar un modelo de negocio rentable, los operadores y proveedores de servicio necesitan sostener una mezcla de abonados de alto nivel de ingresos y un alto volumen de abonados residenciales. El 802.16a ayuda a satisfacer este requerimiento mediante el soporte de niveles de servicio diferenciados, los cuales pueden incluir servicios de nivel T1 garantizados para negocios, o servicios DSL best effort para usuarios residenciales. La especificacin 802.16 tambin incluye funciones de seguridad robustas y la Calidad de Servicio (QoS) necesaria para soportar servicios que requieren baja latencia como video y voz. El servicio de voz 802.16 puede ser el tradicional TDM o voz sobre IP (VoIP). Para permitir la interoperabilidad entre sistemas especficos que trabajan en el ancho de banda de 10 a 66 Ghz existe el protocolo 802.16c. Este protocolo fue aprobado en diciembre de 2002. El estndar 802.16d busca cubrir las necesidades que no han sido cubiertas por el estndar 802.16a, donde se permiten amplificadores ms baratos, bajando el costo de implementacin, y diferentes esquemas de antenas inteligentes. La extensin 'd', utiliza un rango de frecuencias entre 2 y 6 GHz, y permite una velocidad de transmisin hasta 15 Mbps. Este protocolo trata de mejorar la movilidad de WiMAX ya que permitir a los usuarios seguir conectados en la red a una velocidad de hasta 150Km/h. Una de las prioridades de la extensin es la perfecta interoperabilidad con el estndar 802.16a. Respecto al estndar 802.16e o WiMAX mvil, se produjo su ratificacin en diciembre de 2005.

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Tabla 1.6.- Tabla comparativa de 3G, Wi-Fi y Wi-Max

1.4.- Comparativa Wi-MAX CON Wi-Fi1.4.1.- Wi-Fi 802.11 esta pensada esencialmente para trabajar en ambientes inalmbricos internos, manejando 11 Mbps con un alcance de 350 metros en el exterior. Pensado para conexiones inalmbricas Ethernet y para garantizar interoperabilidad entre productos 802.11 de diferentes fabricantes. 1.4.2.- Wi-Max Los grandes aspectos que saltan en esta comparativa se deben a que Wi-Max es capaz de trabajar a travs de clulas y que est diseado como solucin de ltima milla en redes MAN. El problema de la ltima milla aborda la problemtica de cmo llegar con un determinado servicio hasta el usuario final. Para las compaas de telecomunicaciones, resulta una problemtica cuya solucin no es nica. Las soluciones para llegar al usuario final bsicamente se implementan en fibra ptica, cobre o sistemas inalmbricos.

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Aplicacin Primaria Banda de Frecuencia Ancho Banda Canal Half/Full Duplex Tecnologa de Radio Eficiencia BW Modulacin

FEC Encriptado

Wi-Max 802.16a Acceso Inalmbrico de Banda Ancha Licenciada/No Licenciada 2 11 GHz Ajustable 1.25 M a 20 Mhz Full OFDM (256-canales) 5 bps/Hz BPSK, QPSK, 16-, 64, 256-QAM Cdigo Convolucional Reed Solomon Obligatoria- 3DES Opcional- AES Requerido/Garantizado si si Si

Wi-Fi 802.11b Inalmbrico LAN 2.4 GHz ISM

Wi-Fi 802.11a/g LAN Inalmbrico 2.4 GHz ISM (g) 5 GHz U-NII (a) 20 MHz Half OFDM (64-canales) 2.7 bps/Hz BPSK, QPSK, 16-, 64 QAM Cdigo Convolucional Opcional- RC4 (AES en 802.11i) CSMA/CA 802.11e WME 802.11e WSM

25 Mhz Half DSSS 0.44 bps/Hz QPSK

No Opcional- RC4 (AES en 802.11i) CSMA/CA si 802.11e WME 802.11e WSM

Protocolo de Acceso Mejor Esfuerzo Prioridad Datos Retardo Consistente Movilidad Malla (Mesh) Rango de cobertura

WiMax Mvil (802.11e) si Con LOS Hasta 50 Km Con NLOS hasta 8 Km

En Desarrollo Propietario Fabricante Hasta 100 m Hasta 20-25 m

En Desarrollo Propietario Fabricante Hasta 100 m Hasta 20-25 m

Tabla 1.7 Comparativa Tecnologas WiFi y WiMax

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CAPTULO II. ENTORNO WIMAX2.1 Tasa de transmisin de Datos.La tasa de transmisin de datos es la cantidad de informacin digital que se transfiere en ms de un medio de transmisin durante un perodo especfico de tiempo. La tasa de transmisin de datos se mide en cantidad de bits que son transferidos por segundo (bps, por ejemplo, Mbps). La tasa de transmisin de datos para los sistemas WiMax varia en base a los factores incluidos en el ancho de banda del canal (1.25 MHz a 28 MHz), el tipo de la modulacin (BPSK, QPSK, QAM) y el tipo de codificacin de canal (porcentaje de bits dedicados al control y proteccin de error). La tasa de transmisin de datos neta de un canal de radio bajo la tecnologa WiMax puede exceder de 155 Mbps utilizando la modulacin QAM. La transmisin de datos asignado a cada uno de los de usuario son normalmente de 1 a 3 Mbps , esto permite que los operadores de WiMax tengan cientos de suscriptores para cada canal de RF(radiofrecuencia)

2.2 Wi-Max tasas de servicioUn tipo de plan es la estructura de los servicios, lo que permite que los usuarios paguen una cuota acorde al tipo de servicio que ocupen. Los planes pueden ser divididos en diferentes tarifas dependiendo de un periodo de tiempo (normalmente designados de forma mensual) y/o uso. A comienzos de los aos 2000, una amplia gama de los sistemas inalmbricos (por ejemplo, sistemas de telefona mvil) slo podra proporcionar bajas tasas de transmisin de datos relativamente (regularmente por debajo de 20 kbps) y los usuarios eran a menudo obligados a pagar por el ancho de banda en un tiempo o uso bsico y el coste de esta transmisin de datos era de aproximadamente 10 centavos por kilobyte ($ 100 por megabyte, esto hablando con respecto al Dlar como moneda de cambio). La capacidad de los sistemas WiMax para proveer una transmisin de datos a altas velocidades con tasas de cantidad limitada de los equipos permite mejoras sustanciales en los costos y esto ha dado lugar a una mejora significativa (reduccin) de las tasas de servicio.

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La tarifa de servicio para sistemas WiMax en 2006 fue de aproximadamente 2 a 3 centavos por megabyte (99,97% inferiores a las tarifas de datos mviles a mediados del ao de 1990). Bsico 768 kbps Estndar 1.5 Mbps Premium 3.0 Mbps

Tasa de trasferencia de Datos en descarga Tasa de trasferencia de Datos en Subida Cuota Mensual Transferencia de datos mensual Costo por MByte Renta Mensual de MODEM Costo de Conexin

256 kbps $19.99 100 MB 3 centavos $10.00 $50.00

768 kbps $29.99 500 MB 2 centavos $10.00 $50.00

1.5 Mbps $49.9 Ilimitada -------------$10.00 $50.00

Tabla 2.1 Tarifa de los servicios ofrecidos en 2006 para aplicaciones Wimax (tomando como moneda de cambio al dlar)

2.3 rea de Radio CoberturaLa radio cobertura es la zona geogrfica que recibe una seal de radio por encima de un nivel mnimo especificado. WiMax puede operar hasta 50 km bajo la lnea de visin (LOS) y de hasta 8 kilometros en virtud de no lnea de vista (NLOS).El tamao de las clulas estn limitadas a aproximadamente 5 millas. La radio cobertura de WiMax puede variar en funcin de las opciones que se instalan y se usen (como la diversidad de transmisin) en el equipo y la modulacin (por ejemplo como QAM-vs-QPSK), la frecuencia y otros parmetros que se establecen. Normalmente existe una desventaja entre tasa de transmisin de datos y la distancia. Como el tipo de modulacin se hace ms eficiente (ms bits por Hertz), la mayor calidad del canal tiene que estar en el receptor y esto significa que la distancia debe ser la ms corta que se puede utilizar. La atenuacin en la seal de radio vara de aproximadamente 20 dB por dcada en espacio libre para un intervalo dado de entre 40 a 60 dB por dcada, cuando las seales viajan a travs de objetos. Esto significa que en el espacio libre, como la distancia aumenta en un factor de 10, el nivel de la seal cae por un factor de 1000. Cuando las seales de radio viajan a travs de objetos (paredes y pisos), la seal puede disminuir en un factor 100.000 o mayor.

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Figura 2.1 Muestra la distancia mxima de transmisin de datos en sistemas wimax fijos y mviles.

2.4 Canal de CargaCanal de carga es una relacin entre el nmero de usuarios autorizados a operar en un determinado canal o sistema en comparacin con el nmero de usuarios que activamente transmiten en un sistema. Un ejemplo de canal de carga en un sistema de WiMax es el nmero de abonados conectados a la banda ancha que puede ser efectivamente atendidos por un solo canal de radio de Wimax. La cantidad de canales de carga depende de una variedad de factores, entre ellos el tipo de uso (por ejemplo, conectividad, navegacin web o de telefona digital). Para muchos tipos de aplicaciones, la estacin del abonado (estacin subscritora) no suele transmitir datos continuamente mientras est conectado al sistema WiMax. Para la navegacin por Internet, la tpica actividad de transmisin de datos es inferior a 10%. Este canal podra permitir la carga de 10:1 o ms. Por ejemplo, en un WiMax celular o radio solo cubrir la zona que tiene una capacidad de canal 70 Mbps, 700 clientes de Internet de banda ancha podra ser suscritos a quienes se les facilitarn la transmisin de datos con velocidades de 1 Mbps.

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El proveedor de servicios puede afectar el canal de carga a travs de sus planes de cuota. Los planes de cuota pueden ir desde el uso de servicios basados en costo por megabyte transferido a planes de tarifas ilimitadas. En 2006, los servicios y planes de tarifas ofrecidos por los proveedores de servicios WiMax fueron similares a la lnea de abonado digital(DSL), mdem por cable y servicios los planes de tarifas.

2.5 Tipos de ConexionesLos tipos de conexin son los efectos (por ejemplo, para control o para la transferencia de datos de los usuarios) y caractersticas (tales como paquetes o circuitos dedicados) fsicas y/o lgicas de las vas de comunicacin. Los tipos de conexiones en el sistema WiMax incluyen la conexin bsica, conexin primaria y gestin de la conexin de transporte. Conexin Bsica Una conexin bsica en WiMax es un canal de control que realiza la gestin bsica de vincular funciones tales como la configuracin, el cambio de las caractersticas fsicas (por ejemplo, nivel de potencia y tiempo) y poner fin a las conexiones de radio. Todas las conexiones WiMax tienen una conexin bsica. Conexin Primaria de Gestin Una conexin primaria de gestin se utiliza para el transporte de los mensajes sensibles y de menor tiempo, se usan tpicamente para las funciones de nivel superior tales como autenticacin y la configuracin lgica de los canales. Conexin Secundaria de Gestin Una conexin secundaria de gestin se utiliza para el transporte de mensajes para funciones de nivel superior tales como la asignacin de direccin IP (DHCP), la configuracin del equipo de control (SNMP) y la transferencia de archivos (TFTP). Las conexiones secundarias de gestin son opcionales. Conexin de Transporte. Una conexin de transporte es una relacin unidireccional que se utiliza para el transporte los datos del usuario. Cada transporte tiene una calidad de servicio nica. (QoS) con parmetros relacionados con l. Las Conexiones de transporte son tpicamente asignados en pares (enlace de carga y enlace de descarga).

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Figura 2.2 Tipos de conexiones en Wimax

2.6 Bandas de FrecuenciaLas bandas de frecuencias son la gama de frecuencias que son utilizadas o asignadas para los servicios de radio. Hay dos principales bandas de frecuencias definidas para los sistemas WiMax, de 10 a 66 GHz (la banda de frecuencia original) y 2 a 11 GHz. El sistema WiMax fue diseado para operar con bandas con licencia y exentas de licencia en canales de radio. Una banda de frecuencias con licencia es una gama de frecuencias que requiere autorizacin para su uso (una licencia), Un organismo regulador o el titular de la frecuencia de banda en una zona geogrfica otorga el permiso para transmitir seales de radio en una zona. Las bandas de frecuencias exentas de licencia son una gama de frecuencias que pueden ser utilizadas por cualquier persona o producto siempre que la transmisin se ajuste a las caractersticas definidas previamente por un organismo regulador.

2.7 DireccionamientoCada radio WiMax se configura durante su fabricacin con un control de acceso al medio nico (direccin MAC) de 48 bits que se sealan en la norma IEEE 802-2001. El primer nmero de bits de la direccin MAC sirve para indicar el fabricante del dispositivo y el resto de bits son un nmero de serie del dispositivo. Si bien es posible que un solo dispositivo de abonado pueda tener ms de una direccin fsica MAC de 48 bits, la mayora de los dispositivos tienen una nica direccin MAC. Los 48 bits de la direccin MAC no forman parte de la transmisin de paquetes (MPDU).Por el contrario, el dispositivo se identifica por una conexin de 16 bits de identificacin (CID) que se asignan despus de que el dispositivo se ha conectado al sistema. La direccin MAC es transferida mediante el dispositivo de registro o proceso de autenticacin para permitir que el sistema pueda identificar a un usuario especfico.

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Un solo dispositivo WiMax puede contener uno o exclusivos niveles mundiales de direccin MAC. Cada dispositivo WiMax normalmente tiene varios CIDS asignado. Algunos de los CIDS se utilizan para el control de la informacin y algunos se utilizan para identificar los datos del usuario en los canales de transmisin (canales de trfico). El CID de 16 bits se utiliza para identificar y clasificar el trfico de un canal de RF y puede contener un mximo de 65.535 CIDS. Algunos CIDS son preasignados para determinadas funciones y otros son exclusivos de una determinada conexin. Un solo CID puede ser compartida por varios servicios (canales lgicos). Cada uno de estos canales es un servicio de flujo y se identifica mediante un identificador de flujo de servicios (SFID). Para reducir la cantidad de gastos generales en un canal de radio WiMax (bits dedicados a efectos de control), se puede usar una versin abreviada de un CID (identificador de conexin reducida). Un identificador de conexin reducida (RCID) puede ser de 11, 7 3 bits de longitud.

2.8 Protocolo de Acceso de Control al Medio de Unidades de Datos (MAC PDUs)El protocolo de acceso de control al medio de unidades de datos son las unidades de un paquete de datos (grupo de bits de datos) que contiene la cabecera, los datos de conexin y el protocolo de direccin de la informacin que se utilizarn para el control y la transferencia de informacin a travs de un tipo de medio (como un canal de radio). El sistema WiMax MAC PDUs contiene una cabecera, que posee el identificador de la conexin junto con la informacin de control. MAC PDUs y pueden tener tambin capacidad de carga de datos y de comprobacin de errores de cdigo (CRC), los bits despus de la cabecera (por ejemplo, los datos del usuario). Una cabecera MAC PDU contiene tipo de cabecera, el cifrado de control sobre el terreno, tipo de carga til, comprobacin de errores de cdigo (CRC), El tipo de cabecera es un campo de datos en paquete que sirve para indicar el tipo de esta (objetivo). La cabecera de tipo general, indica el formato de campo de la cabecera y /o subcabeceras que forman parte del paquete de datos. El cifrado de control son los parmetros designados para la transferencia o envo de seales, Un cifrado de control en una cabecera suele indicar la carga til de los paquetes de datos que son encriptados. El tipo de carga til es un campo de datos dentro de un paquete de la cabecera que indica el formato de la carga til e incluso si cualquier sub-cabecera presenta redundancia cclica.

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Una secuencia clave de cifrado (contador) es el valor que se utiliza para identificar la ubicacin de un paquete de datos dentro de una secuencia de paquetes con la finalidad de decodificacin del mismo. Un campo de longitud es un campo de datos dentro de un paquete de cabecera que contiene un nmero o valor que indica la longitud de un paquete de datos o un bloque de datos. Un identificador de conexin nico con nombre o nmero se utiliza para identificar una conexin lgica en el camino de un sistema de comunicacin. Para el Sistema WiMax, el identificador de conexin es un cdigo de 16 bits. La cabecera de verificacin es una secuencia de cdigo calculado que se utiliza para determinar (verificar) si los bits dentro de un encabezado han sido recibidos correctamente durante la transmisin.

Figura 2.3 WiMax MAC PDU

2.9 Paquetes de Radio (rfagas)Un paquete de radio es un corto de transmisin (una ruptura) de la informacin (datos) que se produce en un canal de radio. Las radio rfagas contienen secuencias de referencia (prembulo y una posible midamble), el control de la informacin y la capacidad de carga de datos. El paquete de radio puede tener diferentes tipos de caractersticas de la radio tales como tipo de modulacin, codificacin de error, prembulo de la longitud y la transmisin de perodos de tiempo de guardia. La combinacin de estas caractersticas se denomina como perfil de ruptura. Una rfaga es un conjunto nico de transmisin (paquete de RF) que contiene un prembulo junto con una o ms rfagas de informacin. Las rfagas de informacin que se presenta en el paquete de RF pueden tener diferentes tipos de modulacin y codificacin.

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Un marco de ruptura es el conjunto completo de la informacin que se presenta en el una rfaga de transmisin. Las rfagas de ruptura dentro de un conjunto estn secuenciados de acuerdo a la complejidad de su modulacin. Las rfagas con menor complejidad en su tipo de modulacin son QPSK y/o QAM. Esto permite que las estaciones de abonado puedan recibir y decodificar todas las rfagas haciendo uso de un tipo de modulacin de mayor alcance. Las rfagas en RF comienzan con una secuencia de bits (un prembulo) que el dispositivo de recepcin puede reconocer y as bloquear. Una vez que el dispositivo receptor las bloquea en el prembulo, sabe dnde encontrar el resto de los paquetes. Las Estaciones de abonado pueden enviar la solicitud del perfil de ruptura a travs de mensajes para definir un nuevo perfil caracterstico (como tipo de modulacin o codificacin de error). La solicitud puede deberse al resultado de un aumento en la tasa de errores detectados en el perfil de ruptura. Los paquetes de datos puede ser insertado (embedded) dentro de la carga til de un solo RF de ruptura, que puede dividirse (fragmentos), a fin de que puedan ser distribuidos a travs de varias rfagas de paquetes de radio o mltiples paquetes pequeos pueden combinarse (envasados) en una sola carga til.

Figura 2.4 Paquetes de RF en WiMax

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2.10 Descriptores de CanalEl descriptor de canal es un mensaje de informacin o parmetros que describen las caractersticas o parmetros asociados a un canal de comunicacin. El uso de un descriptor de canal puede permitir una ms precisa y satisfactoria recepcin y la decodificacin de la informacin que se enva sobre un canal de comunicacin. El sistema WiMax enva peridicamente (emisiones) en los descriptores de canal, el canal de bajada (descarga) permite que los abonados de las estaciones puedan comprender cmo descifrar y transmitir mensajes. Para ello, el sistema Wimax enva descriptores de canal en sus enlaces de bajada y enlaces ascendentes (carga). Los descriptores de canal de bajada contiene una bajada (descarga) predefinida que proporcionar la informacin al receptor sobre el marco de la estructura descendente y un canal de bajada de mapa (DL-MAP), que define qu informacin se transmitir en un canal descendente. El DL-MAP contiene un cdigo de intervalo de bajada (DIUC), que se define cuando la informacin sea transmitida en la bajada y los formatos que supone se utilizaran (el perfil de ruptura). Los descriptores de canal de enlace ascendente contienen un mapa de enlace ascendente (UL-MAP) que define a travs de mensajes cuando una estacin de abonado puede transmitir en el enlace ascendente y los formatos que supone utilizar (el perfil de ruptura). El UL-MAP contiene un cdigo de intervalo de enlace ascendente (UIUC), que define cuando una estacin de abonado est autorizada a transmitir en el enlace ascendente as como los formatos que usaran (perfil de ruptura).

Figura 2.5 Descriptores de los Canales en Wi-Max

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2.11 Codificacin del CanalLa codificacin del canal es un proceso en el que una o ms seales de control de los datos de los usuarios se combinan parar protegerse de errores y/o bien para la correccin de errores que se puedan manifestar en la informacin. El sistema WiMax incluye un canal que codifica los procesos de correccin de error de codificacin, intercalacin y la aleatorizacin. 2.11.1Correccin de errores de codificacin La correccin de errores de la codificacin son los elementos de informacin adicional (cdigos) que fueron enviados junto con una informacin (datos) a travs de una seal que puede ser usada para detectar y posiblemente corregir los errores que se producen durante la transmisin y almacenamiento en los medios comunicacin. Los cdigos de correccin de errores se ajusten a las normas o especificaciones para crear un cdigo a partir de los datos de informacin que se enva. Los cdigos de correccin de errores exigen un aumento en el nmero de elementos de la seal que se transmite. El sistema WiMax puede utilizar una variedad de mtodos incluidos en la codificacin tales como la codificacin de Reed Salomn, codificacin convolucional (opcional) y la codificacin de turbo bloque (opcional). 2.11.2 Intercalacin Intercalacin es el reordenamiento de los datos que se transmiten de manera consecutiva. Los bytes se distribuyen a travs de una mayor secuencia de datos que permiten reducir la ruptura ocasiona por los errores. El uso de intercalacin aumenta la capacidad de proteccin de los cdigos de error, permite corregir los errores ocasionados por una ruptura aunque solo pueden corregir un pequeo nmero de errores de codificacin y proteccin, pero no puede corregir los errores que se producen en grupos. 2.11.3 Aleatorizacin La Aleatorizacin es un proceso que reorganiza (distribuye) los componentes de los datos, es una serie de secuencias de bits estadsticamente aproximada a una secuencia aleatoria. Para los sistemas de comunicacin, la aleatorizacin implica el uso de un cdigo o proceso de aleatorizacin en el transmisor ara decodificar la secuencia al azar en el receptor. El sistema WiMax utiliza un pseudo-aleatorio de secuencias binarias (PRBS), proceso que garantiza que no haya secuencias largas de bits que podran causar un alto pico de potencia media (PAPR). PAPR es una comparacin de potencia de un pico detectado durante un perodo de tiempo, muestra la potencia media del nivel que se produce durante el mismo perodo de tiempo.

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Un alto PAPR requieren el uso de amplificador de RF ms lineal, esto supone un aumento en el costo de montaje y la disminucin de la eficacia de la conversin de energa (por ejemplo, ms corta la duracin de la batera).

2.12 Radio PropagacinLa radio propagacin es el proceso de transferencia de una seal de radio (seal electromagntica) de un punto a otro. La radio propagacin puede implicar una onda directa (onda espacial) o una onda que viaja a lo largo de la superficie. Las caractersticas de la radio propagacin varan en funcin del medio de transmisin (por ejemplo, aire) y la frecuencia de dichas transmisiones. El sistema WiMax puede operar como lnea de vista (la transmisin va directa) o no lnea de vista (transmisin va indirecta), Los sistemas WiMax son tpicamente diseados con un enlace de radio de presupuesto. Un enlace de presupuesto es la cantidad mxima de perdidas de la seal, que pueden presentarse entre un transmisor y un receptor. Para lograr un adecuado nivel de calidad de la seal. El enlace de presupuesto debe incluir un cable de prdidas, eficiencia de conversin en la antena, las perdidas que llegue a presentar en su propagacin y un margen de desvanecimiento. La prdida de seal generalmente es expresada en decibelios. 2.12.1 Lnea de Visin (LOS) La lnea de visin (LOS) es un camino directo en un sistema de comunicacin inalmbrica que no tiene obstculos significativos. El sistema WiMax que operan en la gama 10-66 GHz son sistemas LOS. 2.12.2 Lnea de Visin Indirecta (NLOS) La lnea de visin indirecta (NLOS) es un sistema de comunicacin inalmbrica que no tienen una ruta de acceso directo (puede tener importantes obstculos) entre el transmisor y el receptor. NLOS puede utilizar sistemas pticos o seales de radio para la transmisin.

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Figura 2.6 Radio Propagacin en Lnea de Visin Indirecta

2.13 Transmisin DplexTransmisin Dplex es la transmisin simultnea de dos seales de informacin que permite simultneamente (o casi simultnea) 2-formas de comunicacin. El sistema WiMax puede utilizar dplex por divisin de frecuencia (FDD), dplex por divisin de tiempo (TDD) o medio dplex por divisin de frecuencia (H-FDD). Dplex por divisin de frecuencia es el proceso de forma simultnea permitiendo la transmisin de informacin en ambas direcciones a travs de bandas independientes (por divisin de frecuencia). Cuando se utiliza FDD, cada dispositivo transmite en una frecuencia y escucha en una frecuencia diferente. Dplex por divisin de tiempo es un proceso de dos vas que permite la comunicacin entre dos dispositivos de tiempo compartido. Cuando se utiliza TDD, un dispositivo transmite (dispositivo 1), el otro dispositivo escucha (dispositivo 2) durante un corto perodo de tiempo. Despus que la transmisin se completa, los dispositivos invierten su papel a fin de que el dispositivo 1 se convierte en un dispositivo receptor y el 2 se convierte en un transmisor. El proceso se repite continuamente de modo que los datos fluyen en ambas direcciones simultneamente. H-FDD es un proceso que permite la comunicacin bidireccional entre dos dispositivos a travs de la combinacin de divisin de frecuencia y tiempo compartido. Cuando se usa HFDD, un dispositivo (dispositivo 1) transmite en una frecuencia y el otro dispositivo (dispositivo 2) escucha en un corto perodo de tiempo en otra frecuencia.

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Despus que la transmisin se completa, los dispositivos invierten sus roles y el dispositivo 2 transmite en una frecuencia diferente y el otro dispositivo escucha durante un corto perodo de tiempo en frecuencia diferente. El proceso se repite continuamente de modo que los datos fluyen en ambas direcciones simultneamente. El uso de la H-FDD permite a los sistemas la simplificacin en el diseo de radio, ya que los transmisores y receptores en la misma unidad estn separados tanto en la frecuencia como el tiempo de esta manera no es necesario un filtro duplex. La Figura 2.7 muestra que el sistema WiMax pueden utilizar tres tipos de transmisin dplex: dplex por divisin de frecuencia (FDD), dplex por divisin de tiempo (TDD) y la mitad de dplex por divisin de frecuencia (H-FDD). Este ejemplo muestra que FDD permite la transmisin de informacin en ambas direcciones al mismo tiempo por separado utilizando dos bandas de frecuencia (por divisin de frecuencia). TDD es un proceso que permite que dos dispositivos se comuniquen en un periodo de tiempo compartido. Cuando se utiliza TDD, mientras un dispositivo transmite (dispositivo 1), el otro dispositivo escucha (dispositivo 2) durante un corto perodo de tiempo. Despus de la transmisin se completa, los dispositivos invierten su papel a fin de que el dispositivo 1 se convierte en un dispositivo receptor y el 2 se convierte en un transmisor. El proceso se repite continuamente de modo que los datos fluyen en ambas direcciones simultneamente. La mitad de dplex por divisin de frecuencia utiliza diferentes frecuencias para la transmisin, pero no permite la transmisin y recepcin en el mismo tiempo.

Fig. 2.7 Transmisin Bidireccional WiMax

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Cuando se opere en el modo dplex por divisin de tiempo, los dispositivos WiMax requieren perodos de tiempo reservados para permitir la transmisin en tiempos compartidos (tiempo de guardia). Tiempo de Guardia es una cantidad de tiempo que se asigna dentro de un mismo perodo de tiempo en un sistema de comunicacin para ayudar a garantizar cantidades variables de los tiempos de trnsito (por ejemplo, cerca de los transmisores y lejano) no causa la superposicin (colisiones) entre ranuras de tiempo adyacentes. Durante el perodo de guardia no se produce Transmisin de informacin. La diferencia de transicin entre Transmitir y Recibir es la cantidad de tiempo que se asigna entre la transmisin y la recepcin de un paquete en un sistema duplex por divisin de tiempo (TDD). Los sistemas WiMax tienen la capacidad de cambiar dinmicamente la cantidad de ancho de banda que se transmite en cualquier direccin a travs de un proceso llamado adaptacin dplex por divisin de tiempo (ATDD). ATDD es un proceso de dos vas que permite usar un solo canal de comunicacin (por ejemplo, la misma frecuencia) y el importe de la tasa de transmisin o el tiempo que es utilizado por cada dispositivo puede cambiar dinmicamente. Figura 2.8 muestra cmo el sistema WiMax puede utilizar adaptacin dplex por divisin de tiempo de transmisin al variar la cantidad de ancho de banda que se transfiere en ambos sentidos. Este diagrama muestra que una estacin base es inicialmente el envo de datos a una alta tasa. Despus de que el usuario ha recibido los datos, ellos empiezan a enviar una respuesta a una alta tasa. Este ejemplo muestra que los plazos asignados para la transmisin en el enlace ascendente y descendente varian continuamente para permitir la variable de las tasas de transmisin de datos.

Fig. 2.8 Transmisin de Adaptacin Dplex por Divisin de Tiempo

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2.14 Recorrer (Alineacin Dinmica de Tiempo)Recorrer es un proceso dinmico de adaptacin que permite a un sistema de comunicacin alinear a la estacin base de transmisin y los dispositivos de comunicaciones mviles para recibir las seales en una franja horaria exacta, puesto que no todos los dispositivos de comunicaciones mviles tienen la misma distancia de la estacin base. Se mantiene diferentes alineaciones con los dispositivos mviles transmitiendo rfagas de colisin o superposicin. Recorrer es necesario porque las estaciones de abonado se mueven constantemente, y la hora de llegada de sus ondas de radio a la estacin base depende de la evolucin de su distancia con la misma. Cuanto mayor sea la distancia, habr mas retraso de la seal en la hora de llegada. La demora en la Transmisin es de aproximadamente 3 microsegundos por kilmetro (o 5 microsegundos por milla). Para realizar el alineamiento temporal, una estacin de abonado podr adelantar o retrasar el momento de la transmisin de referencia en relacin con el mensaje que se recibe en el canal descendente. El sistema WiMax utiliza dos tipos de alineacin: alineacin inicial y alineamiento peridico. Durante el enlace inicial, el abonado transmite un breve mensaje a la estacin de solicitud de enlace este permite que el sistema envi de vuelta un mensaje de respuesta de alineacin con la cantidad de tiempo que debe utilizar el abonado para compensar la transmisin a la estacin. Despus que la estacin y el abonado se han conectado, la estacin base continuamente recrea el alineamiento temporal enviando mensajes (alineamiento peridico) a la estacin de abonado para ajustar (afinar) el momento de avanzar si se mueve en el rea de cobertura de radio. Alineacin inicial es el proceso de adaptacin de tiempo en un sistema antes de establecer una comunicacin. Es el primer paso para la sincronizacin de un canal de transmisin, mediante el envo de una solicitud en un intervalo de tiempo en relacin con el canal recibido y la obtencin de una respuesta que permite la sincronizacin con el dispositivo o sistema. Alineamiento Peridico es el proceso de adaptacin de tiempo continuo con un sistema de comunicacin durante un perodo de sesiones. El Alineamiento peridico es un proceso que implica mantener la sincronizacin con un canal de transmisin, transmite peridicamente mensajes (como el envo de los datos el usuario) y recibe la informacin alineada en tiempo desde el otro dispositivo o sistema. Si el abonado establece continuamente comunicacin con la estacin base (o la recepcin de la transmisin de datos), el sistema puede enviar mensajes de alineacin junto con otros paquetes de datos a la estacin del abonado mediante una calendarizacin. Si ha transcurrido una cantidad significativa de tiempo desde que un dispositivo de abonado se ha comunicado con el sistema, la BS debe iniciar la votacin a las solicitudes que van a reiniciar el proceso.

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La Figura 2.9 muestra cmo el transmisor es dinmicamente ajustado con la estacin de abonado (en relacin con la seal recibida) teniendo en cuenta la combinacin de recibir y transmitir los retrasos mientras se encuentra a diferentes distancias de la antena estacin base. En este ejemplo, la estacin del abonado utiliza una rfaga recibida para determinar su ruptura, cuando debe comenzar la transmisin. Como la estacin del abonado se aleja de la torre, el tiempo de retardo de transmisin aumenta (posiblemente causando la superposicin a las transmisiones de otras radios.) Cuando la estacin base detecta el cambio en la distancia, enva comandos a la estacin del abonado para avanzar en su relativo tiempo de transmisin, ya que se aleja de la misma y en lo contrario enva mensajes de retardo ya que se acerca.

g Fig. 2.9 Recorrer o Alineacin en WiMax

2.15 Seleccin dinmica de frecuencias (DFS)Seleccin dinmica de frecuencias es un proceso que permite a los dispositivos o usuarios solicitar seleccionar o cambiar una frecuencia de funcionamiento en diversas ocasiones. Seleccin dinmica de frecuencias implica deteccin y asignacin de canales de comunicacin (tales como las frecuencias de radio) a los transmisores ya que son necesarios. El uso de la seleccin dinmica de frecuencias en un sistema de WiMax permite evitar la interferencia.

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Evitar la interferencia es un proceso que se adapta en un canal de acceso compartido. Mediante el uso de evitar interferencias, los dispositivos que operan dentro de la misma banda de frecuencias y en el mismo espacio fsico pueden detectar la presencia de unos a otros y ajustar su sistema de comunicacin para reducir la cantidad de superposicin (interferencia) causados por unos de otros. Esta reduccin del nivel de interferencia aumenta la cantidad de xito de las transmisiones, por lo tanto, el aumento de la eficiencia global y el aumento global de la tasa de transmisin de datos. Seleccin dinmica de frecuencias es utilizada por los sistemas WiMax que operan en las bandas de frecuencia sin licencia.

2.16 Control de potencia RFControl de potencia de RF es un proceso de ajustar el nivel de potencia de una radio mvil mientras se mueve. Control de potencia de RF es tpicamente realizada por la deteccin de la seal recibida y la retransmisin de mensajes de control de potencia de un transmisor para el dispositivo mvil con comandos que se utilizan para aumentar o disminuir el nivel de potencia de salida el dispositivo. El sistema WiMax utiliza diversas formas de control de potencia de RF incluidas las de ciclo de control de potencia de circuito cerrado. Abrir el ciclo de control de potencia es un proceso de ajustar el nivel de potencia de transmisin para la estacin del abonado utilizando el nivel de potencia recibida. Abrir el ciclo de control de potencia en el sistema WiMax inicia cuando la estacin del abonado intenta acceder al sistema. Al acceder al sistema WiMax, la estacin del abonado calcula el nivel de potencia que deber transmitir utilizando los parmetros que se transmiten desde el sistema de WiMax junto con la potencia de la seal que recibe. Circuito cerrado de control de potencia es un proceso de ajustar el nivel de potencia de transmisin para la radio mvil utilizando el nivel de potencia de control de comandos de otro transmisor que est recibiendo su seal (por ejemplo, de una estacin base de radio). El sistema WiMax utiliza el circuito cerrado de control de potencia ajustando continuamente el nivel del transmisor a la estacin del abonado, ya que se mueve constantemente por lo que el nivel de la seal vara (por ejemplo, cuando la seal se desvanece o cuando se interponen obstrucciones durante el movimiento). La Figura 2.10 muestra que el nivel de potencia de salida de la seal de una estacin de abonado es en primer lugar determinado por la seal recibida y el nivel de potencia se ajusta por los comandos recibidos desde la estacin base para reducir el promedio de transmisin de energa de la estacin del abonado. Este menor consumo de energa reduce la interferencia de clulas cercanas a los sitios y contribuye a garantizar el nivel de la seal recibida por la estacin base de todas las estaciones de abonado es de aproximadamente el mismo. Mientras la estacin del abonado se acerca a la estacin base, se requiere menos potencia de la estacin del abonado y es mandado a reducir su potencia de salida. El nivel de potencia transmitida por la estacin base tambin puede ser reducido.

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Figura 2.10 Control de Potencia WiMax

2.17 Informes sobre las Mediciones del CanalLos informes sobre las mediciones del canal son grupos de mediciones de la calidad del canal, se envan desde un dispositivo (como una estacin de abonado) a otro dispositivo de radio (como un sistema de estacin base de transceptor) que pueden utilizarse para ayudar a ajustar los parmetros de transmisin (por ejemplo como tipo de modulacin y el nivel de potencia RF) entre los dispositivos. Los Informes sobre las mediciones del canal suelen ser enviados peridicamente para permitir que la estacin base o sistema determine la forma en que el canal est cambiando la calidad y le ayuda a tomar decisiones en el canal de modulacin y codificacin. En el sistema WiMax los Informes sobre las mediciones del canal incluyen indicadores de la fuerza de la seal (RSSI), la interferencia y el ruido (CINR) del canal. RSSI es el nivel aproximado de una seal recibida capturado por el dispositivo. Es una comparacin de la informacin que lleva la seal portadora y la interferencia de ruido en un sistema. 2.17.1 Eliminacin de Cabecera por medio de una Carga til (PHS) La eliminacin de cabecera por medio de una carga til es el proceso de eliminar o bloquear la transferencia de paquetes de informacin de cabecera a fin de que no se transfiera a otro formato de paquetes. Usualmente se realiza para eliminar los redundantes o informacin innecesaria (como una fuente y la direccin de destino que no cambia) en un paquete incrustado en una carga til de las transferencias a travs de un enlace de comunicacin.

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El proceso PHS comienza con solicitar un perodo de sesiones y la negociacin de los parmetros o reglas sobre cmo funcionar durante el perodo de sesiones para determinar qu bits y el nmero de bits de la cabecera se pueden alterar o remover. PHS esta operacin puede incluir la eliminacin de los bits de direccin y otras informaciones de control (como la direccin IP del puerto serie) que pueden ser parte de la cabecera. La informacin de cabecera se almacena en el envo y termina en la recepcin final. La cabecera se elimina mediante una carga til y como cabecera queda una mscara (PHSM). El PHSM es un cdigo binario o secuencia que se utiliza para permitir modificar los bits especficos en un encabezado para crear la informacin que se transmitir. Para permitir que el receptor recree la informacin que se encuentra dentro de la cabecera que secuencialmente se cambio se usa la carga til. El PHSI es un valor incremental que se utiliza para identificar la secuencia de cabecera de la carga til de supresin de mensajes. Cuando el paquete comprimido llega al receptor, el paquete de informacin de cabecera se ha recreado, y se incluir en el paquete original de modo que el paquete de datos (cabecera y datos) es recreado completamente. La Figura 2.11 muestra cmo la eliminacin de cabecera por carga til (PHS) se puede utilizar para aumentar la tasa de transmisin de datos a travs de un canal de comunicacin. Este ejemplo muestra cmo un perodo de sesiones de comunicacin de propiedad intelectual que se produce a travs de un inmutable (conmutacin de circuitos) enlace de datos inalmbricos pueden utilizar PHS para aumentar la eficiencia (mayor de datos) mediante la eliminacin de redundancia de paquetes de datos de cabecera. Este ejemplo demuestra que cuando un perodo de sesiones IP se configura a travs de una conexin con conmutacin de circuitos, el sistema identifica primero PHS que se utilizarn. El sistema entonces negocia para que las partes de la cabecera sean modificados o eliminados durante la transmisin (PHS establece normas). La negociacin asociado al sistema de comunicacin IP para la conexin de enlace de datos, almacena la informacin y no cambia en cada extremo del enlace de comunicacin (la cabecera mscara). Este diagrama muestra que por cada paquete IP que se recibe, la direccin IP de informacin se elimina antes de que el paquete se transmita en el enlace de datos (paquetes de compresin). Cuando el paquete comprimido llega al receptor, la direccin IP y paquetes de informacin de cabecera se han re-insertado en el paquete IP por lo que el paquete de datos es completamente recreado.

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Fig. 2.11 Eliminacin de Cabecera por Carga til

2.17.2 Subnivel de Convergencia (CS)Un subnivel de convergencia es un proceso funcional dentro de un dispositivo de comunicacin o un sistema que adapta uno o ms medios de transmisin (como la radio o paquetes de circuitos de transmisin de datos) a una o ms alternativas de formas de transmisin (como ATM o IP de transmisin de datos). El uso de una convergencia de subnivel en el sistema WiMax permite el flujo transparente de los comandos en los medios de comunicacin, independientemente de los medios de comunicacin y el tipo de sistemas de transmisin. El WiMax utiliza un sistema de convergencia de subnivel para convertir IP, ATM y Ethernet a los protocolos del sistema WiMax.

2.18 Topologa de la RedTopologa de la red es la relacin fsica y lgica entre los nodos en una red. Topologa de la red es el diseo y la estructura de una red. El sistema WiMax puede ser configurado como un punto a punto (PTP), punto a multipunto (PMP) o una red en malla. 2.18.1 Punto a Punto (PTP) La comunicacin punto a punto es el proceso de transferencia de informacin desde un dispositivo (o punto) a otro dispositivo (un solo punto de recepcin). El sistema WiMax puede utilizar la comunicacin PTP para enlaces de alta velocidad y para aplicaciones de comunicacin backhaul (sistema de interconexin).

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2.18.2 Punto a Multipunto (PMP) La comunicacin punto a multipunto es la transferencia de informacin desde un dispositivo (o punto) a varios puntos o dispositivos (la recepcin de mltiples puntos). El sistema WiMax puede utilizar PMP a la estacin base para proporcionar acceso de banda ancha para mltiples usuarios por medio de esta misma estacin base. 2.18.3 Red en Malla (Mesh) Una red en malla es un sistema de comunicacin donde cada dispositivo de comunicacin (por lo general ordenadores) est interconectado a mltiples nodos (puntos de conexin) en la red donde los paquetes de datos pueden viajar a travs de rutas alternas para llegar a su destino. Algunos o todos los recursos de un sistema de WiMax pueden ser configurados para proporcionar servicios de red de malla de manera que la necesidad de interconectar la estacin base a los puntos de acceso (como entrada de Internet) puede ser reducida o eliminada. Cuando un sistema WiMax est configurado como una red de malla, los paquetes vecinos pueden brincar a travs de la estacin base para llegar a otros puntos en la red. Los transmisores WiMax que forman parte de una red en malla se llaman nodos. Cada nodo de la malla se le asigna un nico idNodo y cada uno de los vnculos entre los nodos se le asigna un linkID. Los paquetes que entran en la red en malla contienen su direccin de destino (idNodo) y su direccin actual para el enlace de malla (linkID). Un nodo recibe y enva paquetes hacia su destino (a la idNodo). Durante la transferencia de paquetes hacia su destino por los nodos, el vnculo ID cambia en el paquete a fin de reflejar el siguiente enlace que ser utilizado en la malla de red. Los nodos de malla pueden comunicarse entre s formando parte de un vecindario. Los Barrios pueden ser pequea asociaciones con los vecinos que estn directamente adyacentes a cada uno de otros (barrio inmediato) o pueden ser parte de un barrio donde los nodos deben comunicarse a travs de otros nodos a fin de que los paquetes lleguen a sus destinos (barrio ampliado). La operacin de un nodo en una malla puede ser independiente (distribuido) o controlados (programado) por otro dispositivo de red. Cuando una red en malla est coordinada, uno de los nodos est diseado como un nodo maestro de sincronizacin. El nodo capitn de sincronizacin recibe peticiones de los nodos de la malla, se analiza el ancho de banda y requisitos de transmisin y distribucin de coordinacin (programacin) a los otros nodos de la malla dentro de la red. A los nodos de una malla que forman parte de un sistema coordinado se les llama una malla de clulas.

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Las redes de malla pueden ser preparadas como lgicas o de conexiones fsicas. Una red lgica en malla es un sistema que utiliza los transceptores WiMax para recibir y reenviar los paquetes de datos hacia su destino. En las redes lgicas en malla los enlaces pueden ser dinmicamente configurados y pueden eliminar lo deseado por la red en malla. Cuando un dispositivo WiMax quiere adjuntar a una red en malla (ganancia de entrada de red), deber iniciar una bsqueda para ver si los canales de radio estn disponibles para una red de malla. Si encuentra disponible un canal de radio, es necesario comunicarse con un nodo de la malla que est dispuesto a ayudar, al que atribuimos a la red en malla (un patrocinador llamado nodo). El nodo patrocinador le permitir hacer una conexin de radio y negociar los parmetros bsicos de comunicacin. A continuacin, la solicitud de relevo para unirse a la red de malla para el nodo o parte de la red que asigna y autoriza recursos para el nuevo nodo de la malla (por ejemplo, el nodo maestro de sincronizacin). La Figura 2.12 muestra que un sistema WiMax puede ser configurado como una red de malla. Este diagrama muestra que la estacin base (BS) y los dispositivos de un sistema de WiMax son parte de un barrio de dominio y los dispositivos dentro de este barrio se puede configurar como punto de nodos a fin de que puedan ayudar a transferir los paquetes de sus vecinos hacia su destino. Este ejemplo muestra cmo una estacin de abonado distante que no puede comunicarse directamente con la malla de la estacin base puede enviar paquetes a un vecino que retransmitir los paquetes a la malla de la estacin base que se conecta a la entrada de Internet. Este ejemplo demuestra que una red en malla que contiene enlaces entre nodos de la malla se identifican de forma nica por el vnculo de identidad (linkID), y que el punto de destino para los paquetes que viajan a travs de la red en malla se identifica mediante un identificador de nodo (idNodo). Los paquetes que viajan a travs de la red en malla que contiene la direccin de destino (idNodo) y la actual direccin de enlace (LinkID).

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Fig. 2.12 Red en Malla WiMax

En un sistema de comunicacin con topologa de red en malla cada dispositivo de comunicacin (por lo general ordenadores) est interconectado a mltiples nodos (puntos de conexin) a travs de la utilizacin de conexiones muy direccionales (por ejemplo, antenas direccional). Las redes en malla dirigidas, los paquetes de datos viajan a travs de caminos dirigidos para llegar a su destino. WiMax pueden utilizar los sistemas de una red en malla dirigidos a las reas de interconexin a una instalacin central o puerta de enlace (tales como una puerta de acceso a Internet). La Figura 2.13 muestra un sistema WiMax con una configuracin de red en malla dirigida. Este diagrama muestra cmo un operador de WiMax pueden utilizar antenas direccionales que conecta a la estacin base para permitir que los paquetes se retransmitan desde lugares distantes a una ubicacin central (por ejemplo, una entrada a Internet) a travs de las frecuencias WiMax. Este ejemplo muestra que el uso de antenas direccionales resulta muy bueno en la transmisin de paquetes que tienen poco impacto dentro de la cobertura de radio de un sistema WiMax.

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Fig. 2.13 Red Inalmbrica WiMax en Malla Dirigida

2.19 Sub Canalizacin (Sub-portadora)Sub canalizacin divide los canales de comunicacin en subpartes ms pequeos. El sistema WiMax divide un amplio canal de radio en varias sub-transportistas por medio de una interfaz. Un sub-transportistas es una modulacin de la seal que se impone a otro transportista que puede ser usado para transferir informacin independientemente de otras sub-transportistas situados en el canal de radio. El sistema WiMax incluye sub-tipos de seal portadora como un sub-piloto de transporte (seal de referencia), la guardia area (interferencia de proteccin) y los datos sub-area (la informacin del usuario). Un piloto sub-portador es una seal de referencia que sirve como una seal de control para su uso en la recepcin de otras sub-seales portadoras de programas. Una sub-portadora de guardia es una sub-portadora mas en un canal de comunicacin pero no se utiliza (canal nulo). La sub-portadora de guardia est dedicada a la proteccin de un canal de comunicacin, de interferencia y del tiempo de la superposicin de las seales. Subportadora de datos son canales de transmisin que llevan la informacin de usuario. Subportadoras son seales de referencia desde el centro del canal de radio. El sub-portador se encuentra en el centro del canal de radio. El nmero de sub-portadoras en el sistema inalmbrico MAN-OFDM es de 256. De estos, 55 se reservan como bandas de guardia (no utilizados) y 8 sub-portadoras se utilizan para transferir seales de piloto de referencia. Esto permite hasta 192 sub-portadoras que se utilizarn para la transferencia de datos.

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Para un canal de radio de 20 MHz OFDMA, puede haber 2.048 sub-portadoras. De stos, aproximadamente el 70% se pueden utilizar como soportes de datos, el 25% estn reservadas (no utilizados) para proteger de interferencias (bandas de guardia) y aproximadamente el 15% se utilizan como referencia de las seales (canales piloto). La Figura 2.14 muestra cmo el sistema inalmbrico MAN-OFDM divide un canal amplio de radio en varios canales independientes (ortogonales) de menor ancho de banda. Este diagrama muestra los sub-canales en el centro de la canal de RF y se denomina sub-DC transportistas. Tambin demuestra que algunas de las sub-portadoras se utilizan como referencia los canales piloto y algunos estn reservados para bandas de guardia.

Fig. 2.14 Subcanalizacion WiMax OFDM

2.20 Poltica de RetransmisinPoltica de Retransmisin (peticin de repeticin automtica - ARQ) es el conjunto de normas o procesos utilizados por las redes para definir, cundo y cmo la retransmisin de datos o de informacin se va a producir. Algunos tipos de servicios (tales como audio digital de tiempo real) no utilizan las retransmisiones puesto que la transmisin de este servicio debe ser exacto y de tiempo real.

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La Retransmisin utiliza retroalimentacin para la deteccin de errores, procesos de la retransmisin de paquetes de datos en bloques. El sistema WiMax utiliza dos formas de retransmisin ARQ; solicitud de repeticin hbrido automtica (HARQ) y repetidor selectivo (SR). 2.20.1 Repeticin Selectiva (SR) Repeticin Selectiva automtica es una retransmisin de datos mediante un proceso de control que permite solicitar al receptor la retransmisin selectiva de los bloques de datos. Los datos que se transmiten se agrupan en bloques y a cada bloque se le asigna un nmero de secuencia (BSN). El tamao mximo de un bloque de datos en el sistema WiMax es de 2040 bytes. Cuando los bloques se transmiten a travs de ARQ, a cada bloque se le da un sub-identificador de paquete (SPID). Un SPID es un ndice de valor que puede ser utilizado para identificar los paquetes que estn a la espera de la conformacin de un proceso de repeticin automtica (ARQ). Como los bloques son transferidos entre el dispositivo emisor y el dispositivo receptor, se envan mensajes de reconocimiento. El reconocimiento de mensajes puede ser de dos tipos selectivos y acumulativos. ARQ los mensajes pueden ser enviados como mensajes separados o pueden combinarse con otros mensajes. 2.20.2 Peticin de Repeticin Automtica Hibrida (HARQ) La solicitud de repeticin automtica hibrida es una transmisin de datos mediante un proceso de control de flujo que utiliza una combinacin de la capa fsica (PHY) y control de acceso al medio (MAC), la capa permite que el receptor detenga y reinicie la retransmisin de datos a travs de un canal de transmisin. HARQ es una variacin de tiempo durante la transmisin ARQ. Detener y esperar ARQ es un proceso de control de flujo que permite el flujo de datos para poner fin a los paquetes cuando son recibidos y espera hasta que el xito de la retransmisin se reciba antes de que el flujo de datos se reinicie.

2.21 Canal Fsico de RFLos canales fsicos en WiMax son los canales de radio que conectan transmisores y receptores. Existen varios tipos de canales fsicos de RF en el sistema WiMax. El ancho de banda de un canal es la diferencia entre el lmite de frecuencia superior e inferior. Los sistemas WiMax puede ser configurados para utilizar diferentes anchos de banda depende del equipo y los objetivos del sistema operador de WiMax. Estas fueron algunas de las principales caractersticas definidas en un sistema al incluir el canal de ancho de banda (por ejemplo, 20, 25 o 28 MHz canal de RF de tamao).

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La Figura 2.15 muestra los canales de radio WiMax que pueden ser nico o mltiples transportistas. Este diagrama muestra que el ancho de banda del canal de radio WiMax puede variar de 1,25 MHz a 28 MHz en pasos de 1,75 MHz. Este ejemplo muestra tambin un sistema WiMax que est utilizando OFDMA multi-transportista y cmo algunas de las sub-portadoras han sido asignadas a un usuario especfico.

Figura 2.15 Canalizacin Fsica WiMax 2.21.1 Variantes WiMax Las variantes del sistema WiMax son los tipos de interfaces de radio que