REDES DE ACCESO WIMAX. Francisco Córdova, MsC

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1 REDES DE ACCESO WIMAX Francisco Córdova, MsC

2 OBJETIVO Analizar y comprender el estándar WIMAX , perspectivas y características.

3 Introducción Wimax Aplicaciones Perspectivas Agenda 3

4 Introducción Wimax Aplicaciones Perspectivas Agenda 4

5 Redes de Acceso Inalámbrico En estas redes los clientes se conectan a la red usando señales de radio en reemplazo del cobre, en parte o en toda la conexión entre el cliente y la central de conmutación o de acceso. Técnica de acceso muy utilizada en regiones donde las redes están aún en desarrollo o para la oferta de nuevos servicios. También resulta ideal para un rápido despliegue de red en países de reciente apertura en competencia.

6 Clasificación de Redes Inalámbricas

7 Wireless Lans Primera Versión. Velocidades hasta 2 Mbps b 99 Ampliamente instalada. Velocidades hasta 11 Mbps b/g n Actualmente instalada Velocidades hasta 54 Mbps. Próxima generación WLANs Velocidades sobre 100 Mbps. No hay soporte para mobilidad. Cobertura limitada. Interferencia en banda licenciada.

8 Redes Celulares 1era. Generación Tecnología Análoga: AMPS y NMT. Servicios: Voz 2da. Generación Tecnología Digital : TDMA y CDMA. Servicios: Voz, SMS, Datos baja velocidad. 2.5G/3G Generación 2.5 G: GPRS/EDGE 3G: UMTS y CDMA 2000 Servicios: Voz, MMS y datos alta velocidad. 3.5 Generación HSDPA & HUSPA & 1xEVDO (rev a & b) Servicios: Datos alta velocidad. Velocidades limitadas a menos de 10 mbps. No son realmente redes basadas en IP. Compatibilidad con redes anteriores les hace ineficientes.

9 Broadband Wireles Access (BWA) Típicamente implementada para aplicaciones de acceso fijo: Alternativa a E1s, DSL Acceso a Voz en países en desarrollo y áreas rurales. Relativamente nuevas tecnologías. En existencia desde el 2000 Típicamente usa espectro no-celular sobre los 2 Ghz. Un sin número de tecnologías Tecnologías incompatibles y propietarias. En su mayoría sistemas fijas. No hay soporte para movilidad. Sistemas propietarios en su mayoría. Bajas economías de escala. Falta de soporte de vendedores TOP de telecomunicaciones.

10 Introducción Wimax Aplicaciones Perspectivas Agenda 10

11 Hacia dónde van las redes Wireless de nueva generación Muy Altas Velocidades 10x3G usando tecnologías de radio avanzadas (OFDM, MIMO) Redes basadas en IP: Multimedia Mobilidad VoIP Servicios Avanzados IP TV Multimedia en tiempo real. Sesiones simultáneas múltiples

12 Estándares Wireless LANs

13 13

14 Red basada en estándares abiertos Soporte para movilidad y servicios de próxima generación / WIMAX Soporte de los mayores jugadores de la industria Soporte para altas velocidades

15 WiMAX: Qué es? Worldwide Interoperability for Microwave Access WIMAX Aprobado en 2003 en el WiMAX Forum Red de Area metropolitana (MAN) Familia de estándares IEEE Tasas de transmisión hasta 75 Mbps Arquitectura de red completa. Interoperabilidad.

16 Air Interface 1. PHY (L1) & MAC (L2) 2. System Profiles 3. Radio Mobility Wimax Forum & Wimax Forum Network Architecutre + = End-to-End Broadband Wireles System 1. L3 & y superior 2. Mobilidad de Red 3. Arquitectura de Red 4. Certificación e interoperabilid ad

17 WiMAX: Estándares Basado en IEEE Para enlaces fijos punto multipunto a - comunicación entre antenas (2-11Ghz). LICENCIADO b entre 5 y 6 Ghz con QoS. LICENCIADO c entre 10 y 66 Ghz. Licenciado y no licenciado. Basado en IEEE e Para dispositivos clientes móviles WiBRO

18 Tecnologías WiMAX Intel como principal impulsor Contribución en el WiMAX Forum para definir especificaciones de Pruebas de cumplimiento Contribuciones a la capa física Especificaciones de movilidad Chip Rosedale Implantación de WiMAX en tres fases

19 Ventajas de Wimax Alto Rendimiento Flexibilidad Arquitectura IP avanzada. Estándar abierto Economía de escala.

20 Fuente: INTEL

21 WIMAX características técnicas

22 Características Técnicas Modulación OFDM FDM y TDM Especifica solo la capa física y MAC Topología punto-multipunto y de malla QoS Seguridad Bandas con y sin licencia Aplicaciones de voz, video y datos Varios niveles de servicio

23 LOS y NLOS NLOS Usado cuando la primera zona de Fresnel está bloqueada. Permite conexiones sin línea de vista. Frecuencias más bajas (2 11 Ghz) Señal no interrumpida por objetos LOS Rx y Tx tienen línea de vista. Línea más estable y robusta Mayor cantidad de datos. con tasa de error baja. Frecuencias más altas Menos interferencia Ancho de banda mayor

24 Varias Arquitecturas Point-to-Point: permite lograr grandes distancias con antenas mas pequeñas. Point-to-Multipoint.

25 Alta seguridad Soporta AES (Advanced Encryption Standard) y 3DES (Triple DES Data Encryption Standard). Encripta los enlaces de subida y bajada entre BS y SS. Soporte a VLANS Seguridad entre usuarios conectados a la misma BS.

26 QoS QoS puede ser configurado dinámicamente en función del tráfico transportado. Se brinda soporte a 4 tipos de servicios:

27 Duplexing Se usan dos técnicas de Duplexación: TDM: Time Division Duplex (TDD) para operadores en frecuencias libres. Usa un mismo canal de frecuencia, con el canal de subida y de bajada asignado en time slots. FDD: Frequency Division Duplex (FDD), el cual requiere dos canales, uno para subida y uno para bajada.

28 Ancho de Banda Depende de las especificaciones regulatorias. Limitado inicialmente en bandas licencias a 3.5 Ghz y 7 Ghz. Mas canales se van a poner a disposición en el futuro.

29 Flexibilidad WiMAX es una tecnología totalmente IP, optimizada para Alta velocidad y aplicaciones de datos en tiempo real. Puede ser implementado como red única de acceso o complemento de redes de otras tecnologías para incrementar capacidad y velocidad para ofrecer servicios de banda ancha. Roaming global entre proveedores de servicio de Wimax. Permite acceso a difrentes redes usando el mismo dispositivo. Se está trabajando en una estructura de roaming internacional. Mobile WiMAX puede ser implementado en varias bandas (2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz, GHz). con tamaños de canal que van desde 3.5 MHz a 10 MHz

30 Arquitectura IP avanzada Como tecnología de próxima generación, facilitará a los operadores celulares su transición a IP. WiMAX es totalmente compatible con IMS2 y su contraparte 3GPP2, MultiMedia Domain (MMD), todas tecnologías emergentes que permitirán un amplio rango de aplicaciones de voz y datos a bajo costo.

31 Economía de escala / estándar abierto Bajo costos de equipos por economías de escala para dispositivos de alta velocidad. Basado en un estándard ABIERTO. Interoperabilidad garantizada. Los proveedores de servicio no dependerán de un solo fabricante de equipos. Bajo costo de pagos de Royalties. Integración de WiFi y WIMAX en un solo Chip (2008) Costo de implementación mas bajo que en otros estándares Uso de OFDMA MIMO

32 WiMAX (rev d) Basado en la versión del estándar IEEE y en el ETSI. (Julio 2004) Usa Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). OFDM con 256 portadoras OFDMA con 2048 portadoras (LOS) y Non Line of Sight (NLOS). Frecuencias de 2 a 66 Ghz. Fabricantes están desarrollando equipos para interiores y exteriores, así como PCMCIA cards para laptots.

33 802.16e WiMAX Optimizado para canales de radio móbiles. Basado en , provee soporte para handoffs y roaming. Usa Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (SOFDMA), una técnica de modulación multicarrier que usa subcanalización. Provee servicios móviles y fijos. Hard y soft handoffs. Soporte a velocidades de hasta 160 km/hr. Multiple Input Multiple Output (MIMO) y Adaptive Antenna Systems (AAS)

34 802.16e: Alto Rendimiento Soporta múltiple mecanismos de handoff: Hard handoffs (con break-before-make links) Soft handoffs (con make-before-break links), Mecanismos de ahorro de energía para dispositivos móbiles. QoS avanzado. Bajas latencias para soporte mejorado de apliaciones en tiempo real. Funcionalidades avanazadas de Autorización, Autenticación y Accounting (AAA).

35 Ventajas de es menos complejo que el Móvil. Puede ser usado en un rango mas amplio de frecuencias no licenciadas. Mas rápido tiempo de implementación. En algunos casos, provee mayor throughput que e.

36 Ventajas de e Mejor margen del enlace. Soporta mobilidad. Cobertura para interiores mejorada. Manejo flexible de los recursos de espectro. 2.3, 2.5, 3.3, 3.5, 5.8 Ghz.

37 Cuál de las dos? Para tomar una decisión se necesita evaluar factores como: Segmento de mercado objetivo. Fijo o móvil. Disponibilidad de espectro en bandas no licenciadas. Rev. e requiere bandas licenciadas. Banda asignada. Entorno Regulatorio. Flexibilidad en manejo de espectro Re.v. e. Mas altas velocidades 2004 Soporte para mobilidad. Rev. e Cobertura en interiores Rev. e Mayor uso de dispositivos. Rev. e Tiempo de implementación Estándard complementamente disponible. Rev. e en proceso de implementación inicial.

38 Diferencia importante Una de las principales diferencias es la modulación. OFDM para 2004 Aplicaciones fijas que usan antenas direccionales. Menos complejo que SOFDMA. Implementaciones más rápidas y de menor costo. SOFDMA para rev. E Mas flexibilidad para manejo de usuarios con diferentes tipos de antenas y frecuencias. Reduce interferencia en dispositivos con antenas omnidireccionales. Capacidades NLOS mejorados (importantes para dispositivos móbiles). Subcanalización define subcanales que pueden ser asignados a diferentes subscriptores dependiendo de las condiciones del canal y de sus requerimientos de datos (mejora el uso de las potencias).

39 OFDM Transmite datos sobre canales múltiples. Transmisión Paralela Canales ortogonales igualmente espaciados. Subportadores de corto ancho de banda. Fourier transform modulation (FFT) 11/13/2007 Communication Security Lab 39

40 OFDM Frequency Spectrum Frequency selective fading Spectral Inefficiency Remove guard bands Use orthogonal channels 11/13/2007 Communication Security Lab 40

41 Modulación 11/13/2007 Communication Security Lab 41

42 SOFDMA vs OFDM Dentro del mismo time slots, mas potencia se puede asignar a un usario con un canal con condiciones menos favorables, mientras menos potencia cuando las condiciones son mejores. En el caso de señales indoor, se puede dar mejor uso de potencia a estas señales.

43 SOFDMA vs OFDM Subcanalización en el uplink trae muchas mejoras, puesto que los CPEs usualmente tienen limitaciones de potencia. En OFDM los usuarios transmiten usando toda la portadora. En OFDMA los usuarios usan solo los canales asignados.

44 e

45 Migración de 2004 a rev.e Redes superpuestas Permite ofrecer servicios fijos y móviles al mismo tiempo. CPEs de dual-mode Soportan y e al mismo tiempo. Upgrade por software a BS BS dual-mode.

46 Disponibilidad comercial de dispositivos de usuario

47 Introducción Wimax Aplicaciones Perspectivas Agenda 47

48 Aplicaciones Wimax Datos: notebooks, PDAs, Ultra Mobile PCs Electrónicos: consolas de juegos, MP3 players Voz y Voz / Datos: teléfonos celulares, smartphones. Aplicaciones Verticales: cámaras CCTV, dispositivos en Vehículos.

49 Telefonía en Wimax Uso de tecnologías Existentes (ETHERNET) Bajo Costo QoS Baja Latencia.

50 Dispositivos Wimax y Celulares Teléfonos dual-mode WiMAX y celulares. WiMAX network en áreas úrbanas. 3G en áreas suburbanas. 2G GSM o CDMA en áreas rurales.

51 Aplicaciones en Tiempo Real Video Movil Audio Streaming. Video Conferencia Juegos Servicios de Broadcast y Multicast.

52 Aplicaciones Verticales Vigilancia privada. Seguridad pública Conectividad a dispositivos remotos. Manejo de inventarios. Manejo de Flotas Servicios educacionales.

53 Aplicaciones Wimax

54 Usos de Wimax en varios entornos

55 EX: Red de un banco

56 EX: Seguridad Pública

57 Introducción Wimax Aplicaciones Perspectivas Agenda 57

58 Dónde está WIMAX

59 Competencia entre plataformas

60

61

62 WiMAX vs WiFI

63 Dónde está Wimax con respecto a las otras tecnologías

64

65

66

67 Timeline del Wimax Forum para certificación

68 Pila

69 69

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