WiMAX y Soluciones no WiMAX y Soluciones no EstándarEstándar

Desarrollado por: Alberto Escudero Pascual, IT +46 y Ermanno Pietrosemoli, EsLaREd

Unidad 14Unidad 14

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ObjetivosObjetivos

Hacer un esbozo de la tecnología WiMAX, su motivación y compararla con WiFIRevisar algunas soluciones comerciales no estandarizadas que han tenido aceptación en la realización de redes inalámbricas comunitarias de mediano y largo alcance

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ÍndiceÍndice

IntroducciónEstándares para redes InalámbricasWiMAXSoluciones no Estándar✔ Alvarion✔ Canopy✔ MIKROTIK✔ Lobometrics

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WANWide Area Network

PANPersonal Area Network

LANLocal Area Network

MANMetropolitan Area Network

802.15

802.11

802.16d

802.20

802.16e

HiperPAN

HiperLAN

HiperMAN

HiperACCESS

IMT-2000

802.22

Estándares para redes Estándares para redes InalámbricasInalámbricas

IEEE

UIT

ETSI

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IntroducciónIntroducción

Subasta pública en 2000 en Venezuela de la banda de frecuencias entre 3400 y 3500 MHz para prestar servicios de voz y datos mediante tecnología inalámbrica.

No tuvo éxito por las siguientes razones:✔ Inexistencia de estándares✔ Necesidad de existencia de línea de vista entre la estación

base y cada clienteAmbos factores inciden fuertemente en el costo del despliegue y explican la necesidad de establecer un estándar para redes de mediano y largo alcance, que no requiera necesariamente de línea visual. Este estándar es el IEEE 802.16, sobre el que se basa WiMAX

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IEEE 802.16IEEE 802.16

Nace como estándar para redes inalámbricas metropolitanas (alta velocidad, alcance de decenas de km) para frecuencias entre 11 y 66 GHz.Punto a Punto o Punto a MultipuntoPrimera enmienda para extender el rango de operación a frecuencias inferiores a 11 GHz, con lo que ya no es imprescindible la línea de vista, gracias también a OFDM

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Perfil adaptativo por ráfagasPerfil adaptativo por ráfagas

Perfil de Ráfaga (Burst Profile)

Modulación y FEC asignados dinámicamente de acuerdo a las condiciones del enlace: Intercambio de capacidad por robustez

Las capacidades de la SS se conocen en el momento de inicialización

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Esquemas de duplexingEsquemas de duplexing

TDD✔ Los enlaces descendentes y ascendentes comparten

el mismo canal de RF✔ Asimetría dinámica. Eficiente uso del espectro.

Tiempo de guarda. Optimizado para paquetes.✔ SS no transmite y recibe simultáneamente, lo que

permite reducir costos. Necesita más potencia. FDD

✔ Asimetría estática. Necesidad de banda de guarda✔ En Half Duplex el costo es bajo

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IEEE 802.16IEEE 802.16

Desde el principio incorpora calidad de servicio (QoS) para satisfacer las necesidades del tráfico interactivo (voz y video)Tolerancia a la multitrayectoria y hasta aprovechamiento de la misma mediante MIMOMejor eficiencia espectral y variedad de técnicas de utilización del canal, SC, OFDM, OFDMA, TDD, FDD Flexibilidad en manejo del ancho de bandoa y del espectr, canales variables y asimétricos, espectro libre o protegido

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802.16 Versus 802.11802.16 Versus 802.11QoS Multimedia, no hay contienda por el uso del canal. (802.11e ofrece QoS)Muchos usuarios adicionalesMayores tasas efectivas de transmisión, hasta 75 Mbps en canales de 20 MHz (pero 802.11n tiene aún mayores tasas de transmisión)Mucho mayor alcanceCanales de ancho de banda variableMejor eficiencia espectral, ~5 bps/Hz

(802.11n tiene mejor eficiencia espectral)

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Dos mercados distintosDos mercados distintos

En países con limitada infraestructura de telecomunicaciones, acceso fijo o nomádico a voz y datos, con antenas externas, posiblemente en combinación con otras tecnologías como WiFi, PLC o Ethernet.✔ Basado en la enmienda d del estándar 802.16

aprobada en 2004En países con buena infraestructura de telecomunicaciones, acceso móvil a voz y datos✔ Basado en la enmienda e del estándar 802.16

aprobada en 2005

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WiMAX : WiMAX : Wireless Microwave AccessWireless Microwave Access

Organización sin fines de lucro patrocinada por varias empresas para definir “perfiles” dentro del estándar y garantizar la interoperabilidad de los productosPruebas contratadas con dos laboratorios independientes de las empresas, en España y en Corea del Sur.Promoción de la tecnología de manera similar a lo que la WiFi Alliance hizo por el 802.11

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WiMAX Fijo y MóvilWiMAX Fijo y Móvil

Las dos versiones del estándar son incompatibles entre sí porque utilizan diferentes técnicas de acceso al medio

Sin embargo algunos fabricantes ofrecen dispositivos que implementan ambas versiones del estándar

Se habla entonces WiMAX Fijo y Móvil, aunque puede haber solapamiento

La solución móvil tiene un alcance mucho menor, del orden de un par de kilómetros, mientras que la fija, con antenas de suscritor externas, puede llegar a decenas de kilómetros si existe línea visual

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WiMax Vs WiFiWiMax Vs WiFi

WiFi fue diseñado para redes con pocos clientes muy cercanos al punto de acceso

Tiene muchas limitaciones al aplicarlo en exteriores a distancias de kilómetros debido al problema del nodo oculto y del tiempo de espera para recibir ACK de la trama enviada

Soluciones comerciales como Solectek y Lucent utilizan un mecanismo no estándar, el sondeo (polling) para resolver esta limitación

Antena de Solectek,1997

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WMM: WiFi MultimediaWMM: WiFi Multimedia

Otra Limitación de WiFi es que no tenía mecanismos para ofrecer QoS.Estos fueron incorporados con 802.11e, que establece 4 categorías de prioridad de tráfico:✔ Voz✔ Video✔ Mejor Esfuerzo✔ Baja Prioridad

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Escalabilidad y RendimientoEscalabilidad y Rendimiento

WiFi usa canales de 20 MHz, WiMAX es flexible permitiendo canales desde 1,5 MHz hasta 20 MHz, con eficiencia espectral superior a la de 802.11 a y g pero inferior a la de 802.11nLa tasa de transmisión puede ser diferente en el canal de bajada y de subida, y para clientes cercanos y lejanos

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WiBROWiBRO

Es una variante de WiMAX que fue la primera en ser instalada comercialmente (Corea del Sur en 2006)

Ahora forma parte de los perfiles estandarizados de WiMAX móvil

Implementa “handover” a velocidades de hasta 80 km/h

Video de alta calidad y transferencia rápida de archivos.

VoIp en terminales móviles pequeños

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WiBROWiBRO

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WiBROWiBRO

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WiBROWiBRO

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WiMAX ahora un estándar UITWiMAX ahora un estándar UIT

Banda de extensión IMT-2000 entre 2,5 GHz y 2,69 GHzParte de los estándares IMT-2000✔ W-CDMA✔ CDMA- 2000✔ TD-SCDMA✔ OFDMA TDD WMAN

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Nueva adjudicación Nueva adjudicación de Espectro para WiMAX por UITde Espectro para WiMAX por UIT

Potencial de alcanzar 2,7 millardos de personashttp://www.dailywireless.org/2007/09/10/luxor-wimaxed/

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IEEE 802.22 y Cognitive RadioIEEE 802.22 y Cognitive Radio

Reutilización del espectro adjudicado a televisión entre 54 y 862 MHzApropiado para comunicaciones rurales gracias a su mayor alcancePotencia máxima de 1W para dispositivos fijos y de 100 mW para móviles

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Soluciones no EstándarSoluciones no EstándarAlvarionMotorola CanopyMikrotikLobometrics

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AlvarionAlvarionOfrece una variedad de equipos inalámbricos para diferentes aplicaciones,

Originalmente equipos privativos, pero ahora homologados WiMAX

En Mérida se instaló en 2002 un enlace desde una estación de recolección de datos atmosféricos situada a 4765 m de altura hasta la universidad, a una altura de 1800 m y una distancia de 15 km

También se instaló una cámara que transmite imágenes del pico Bolívar en tiempo rea, además de otros datos : http://www-imk.fzk.de/imk2/mira/Merida/Merida.html

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Instrumentos instalados en MARSInstrumentos instalados en MARS

Receptor para señales de 270 GHz. Nótese la calidad de la antena reflectora y la utilización de nitrógeno líquido para disminuir la temperatura de ruido del receptor. Estación Alejandro Humboldt, Pico Espejo, Estado Mérida, Venezuela. http://www.cecalc.ula.ve/redbc/estaciones/estacion_pico_espejo_mars.html

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Alvarion DS 5800, Pico EspejoAlvarion DS 5800, Pico Espejo

IDU ODU

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Alvarion 4 motionAlvarion 4 motion

La solución para WiMAX móvil de Alvarion está siendo evaluada para su despliegue en Rosario, por ERTACH en 3,5 GH

http://www.dailywireless.org/2007/10/10/

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Motorola CanopyMotorola Canopy

La línea Canopy es una solución flexible tanto para redes PtMp com PtPtOfrece una variedad de velocidades de transmisión que llegan hasta 300 MpsTrabaja en todas las bandas exentas de licencia en EEUU, 900MHz, 2,4 GHz, 5,15 GHz, 5,4 GHz, 5,8 GHz

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Estación Base Motorola CanopyEstación Base Motorola Canopy

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Cliente Motorola CanopyCliente Motorola Canopy

Gananacia de 26 dBi con el reflector, 8 dBi sin reflectorPoEProtector contra rayos en el UTPVersiones para WiMAX

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MikrotikMikrotik

Sistema operativo que puede funcionar en diferentes plataformas, permitiendo enlaces de larga distancia, con diferentes funcionalidades dependiendo de la licencia que se haya adquiridoTambién ofrecen hardware con SO preinstalado hasta 3 radios en diferentes

bandas de frecuencia

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LobometricsLobometrics

Rangos de hasta 190 km y con anchos de canal entre 5 y 40 MHz.

Utilizan el mismo sistema operativo de Mikrotik por lo que pueden implementar FDD dedicando un radio a cada sentido de tráfico

Al igual que Mikrotik, pueden comunicarse también con equipos 802.11 a/b/g, pero en este caso quedarían deshabilitadas las prestaciones especiales.

Ofrecen enrutadores inalámbricos con hasta 3 radios y radios de hasta 600 mW de potencia y (supuestamente) -105 dBm de sensibilidad www.lobometrics.com

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Inmunidad a la interferencia de Inmunidad a la interferencia de CanopyCanopy

Optimizado para rechazar interferenciaLos radios se prueban para comprobar que trabajan adecuadamente con 3 dB de C/INo sufre de autointerferencia gracias a la sincronización entre diferentes unidades mediante GPS Otros sistemas requieren C/I entre 8 y 25 dB

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ConclusionesConclusiones Los cinco puntos principales que usted debe recordar

de esta unidad se pueden resumir en:1.El Estándar IEEE 802.16 es la base de WiMAX 2.Hay dos versiones de WiMAX, una orientada a

clientes fijos, basada en IEEE 802.16-2004 (802.16d) y otra para clientes móviles, basada en IEEE 802.16-2005 (802.16e)

3.Aunque WiMAX tiene muchas ventajas técnicas con respecto a WiFi, este último a continuado avanzando y colmando muchas de las lagunas del estándar original, manteniendo una notable ventaja económica

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2.WiFi es más accesible para organizaciones que quieran instalar su propia infraestructura, mientras que WiMAX normalmente es instalado por una empresa especializada

3. Aunque existen soluciones comerciales para redes inalámbricas que pueden ser las más convenientes en algunos casos, en general es preferible utilizar soluciones estándar que presentan mejores garantías de continuidad en el tiempo.

ConclusionesConclusiones