Sistemas de Telecomunicación Privados. WiMAX

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1 Sistemas de Telecomunicación Privados WiMAX

2 Índice de la Unidad Didáctica 2 La tecnología WiFi (4h + 2h) 3h descripción de estándares 1h diseño del sistema 2h práctica: planificación La tecnología WiMAX (4h + 2h) 4h descripción de estándares 2h práctica: P2P Motorola Elaboración de proyectos (2h + 5h) Caso práctico La tecnología LTE (6h) 4h descripción de LTE 2h nuevas tecnologías hacia LTE-A Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 1

3 Parte II: La Tecnología WiMAX Jose F. Monserrat

4 Índice Introducción Principales agentes Procedimientos de capa MAC Capa física (IEEE d/e/m) Diseño de redes WiMAX Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 3

5 Servicios de hoy Video VoIP Servicios con Baja Latencia Push to Talk / Push to Media Subida e intercambio de Multimedia Location-Based Services Streaming/Descargas Videoconferencia Diferenciación de usuarios Multicast Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 4

6 y además Any service Desde juegos hasta entretenimiento en tiempo real Desde aplicaciones seguras hasta chat Any device Desde un móvil hasta cualquier PC Desde la consola hasta la HDTV Anywhere Desde entornos urbanos a rurales Desde la oficina hasta los grandes lugares públicos Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 5

7 Convergencia del mundo Wireless Fuerte tensión en el mercado hacia la convergencia Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 6

8 Convergencia del mundo Wireless Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 7

9 Inconvenientes IEEE Acceso CSMA/CA ineficiente Baja eficiencia espectral No ofrece QoS, y la tolerancia al retardo es insuficiente Baja Seguridad aunque mejorado con WPA2 No aprovecha al máximo las ventajas de la modulación adaptativa No existe control de potencia con el abonado Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 8

10 Qué es WiMAX? WiMAX (WorldWide Interoperability for Microwave Access) es el nombre por el que se conoce al nuevo estándar tecnológico de comunicaciones inalámbricas de acceso de banda ancha. WiMAX surge para solventar los inconvenientes que presenta el estándar a la hora de proporcionar acceso inalámbrico de banda ancha en entornos MAN Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 9

11 Qué es WiMAX? El IEEE creó en julio de 1999 el comité para la estandarización de redes metropolitanas inalámbricas El primer estándar se aprobó a finales de 2001 Como en el resto de estándares 802 solo se especifica la capa física y la subcapa MAC La tecnología es más compleja que en otros estándares 802. La seguridad, calidad de servicio y un sofisticado protocolo MAC forman parte integral del diseño. Se ha potenciado la complejidad en aras a mejorar la eficiencia Se trata de una tecnología que pretende competir con ADSL y CATV para el acceso de la última milla Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 10

12 Qué es WiMAX? El WiMAX Forum es a los estándares lo que la WiFi Alliance a los estándares asociación formada por más de un centenar de fabricantes con el fin de acelerar el desarrollo de los estándares IEEE y garantizar la interoperabilidad mediante un proceso de certificación (CETECOM-Malaga) El WiMAX Forum desarrolla su actividad en paralelo al proceso de estandarización y antes de que aparezcan productos en el mercado mejor resultado que WiFi Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 11

13 Escenarios de uso Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 12

14 Estándares Estándar , a, c d ( ) e Completado 2001, 2002, 2003 Julio Dic Frecuencias GHz 2-11 GHz (3,5 y 5,8 GHz) 2-6 GHz (2,3 y 2,5 GHz) Condiciones LOS (Line of Sight) Near-LOS No LOS Anchura de canal MHz 1,75-20 MHz 1,25-20 MHz Caudal Hasta 134 Mb/s Hasta 75 Mb/s Hasta 75 Mb/s Transmisión SCA (Single Carrier) OFDM 256 OFDMA 2048 Movilidad Fijo Fijo y Portable (Nómada) Fijo y Móvil (roaming) Alcance 5 Km 30 Km 10 Km Mercado Urbano. Acceso internet de edificios Urbano, suburbano, rural. SME, WiFi. Puentes inalámbricos Acceso a portátiles, PDAs, teléfonos inteligentes Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 13

15 Estándares e será la alternativa a las redes móviles 3G para ofrecer acceso móvil a Internet (más capacidad y a menor costo). Puede actuar como complemento de Wi- Fi o reemplazarlo completamente En España hay tres ISP (Iberbanda (Telefonica), Neo- Sky (Iberdrola) y Basa) que ya utilizan WiMAX (802.16d) El estándar e se aprobó en diciembre de Los primeros productos certificados para este estándar están apareciendo actualmente en el mercado La primera red WiMAX móvil (802.16e) se ha implementado en Corea del Sur Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 14

16 Mejoras d/e Frecuencias más bajas (2-11GHZ vs GHz): Aumenta el alcance Se puede funcionar sin visión directa (NLOS) Se pueden usar las bandas sin licencia de 2,4 y 5 GHz No es tan fácil disponer de grandes anchos de banda Nuevas técnicas de corrección de errores muy agresivas, que permiten superar entornos hostiles Potencia de emisión ajustable de forma automática, de forma que en cada caso se utiliza la mínima necesaria. Se reduce la interferencia y el consumo e incorpora técnicas de transmisión que mejoran aun más el rendimiento. Además permite la movilidad del cliente Se exprimen al máximo las posibilidades del canal de radio. Ej.: uso de OFDM/OFDMA y de MIMO Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 15

17 Ventajas de WiMAX (vs CATV y ADSL) Despliegue rápido Bajo costo de las infraestructuras La inversión se desplaza al equipo del usuario final (CPE, Customer Premises Equipment); menor riesgo inicial para operadoras en el despliegue de la red Opción especialmente interesante en zonas con media/baja densidad de población (rurales o suburbanas) donde CATV, y a veces ADSL no están disponibles Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 16

18 Desventajas de WiMAX Es difícil asegurar el servicio a todos los usuarios, suelen quedar puntos con mala cobertura. Normalmente se aspira a tener una cobertura del 80-90% Es difícil garantizar una disponibilidad del 100%. La señal de RF puede no llegar por bloqueos, dispersión, humedad, interferencias, etc Normalmente WiMAX es una opción interesante cuando hay buena cobertura (visión directa o distancia corta) o cuando ADSL y CATV no están disponibles Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 17

19 Comparación WiMAX vs WiFi Las técnicas de transmisión utilizadas por WiMAX (especialmente en e) son más avanzadas y eficientes que la de WiFi WiMAX ofrece mayores alcances y rendimientos El protocolo MAC de WiMAX (similar al de redes CATV) es más eficiente y ordenado que el de WiFi. La QoS y la seguridad estaban previstas desde el principio. Hay una capacidad mínima garantizada para cada estación Actualmente WiMAX móvil (802.16e) esta muy poco extendido y su precio es mayor que el de WiFi, pero esto puede cambiar cuando se popularice y entre en juego la economía de escala Se puede combinar WiMAX para el acceso al ISP y WiFi para la red doméstica. Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 18

20 Pre-WIMAX Hoy por hoy hay soluciones en el mercado de mucho menor coste, denominadas Pre-WIMAX Estándar extendido y con mayor ancho de banda. Trabaja en la banda de 5.2 o 5.7 GHz menos interferencias más ocultamiento Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 19

21 Contexto actual WiMAX IEEE Evolution SDO (TTA, ARIB, CCSA, TIA) Especificación Global Reparto del Espectro 3GPP / 3GPP2 LTE Advanced UMB?? Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 20

22 CAPEX and OPEX (M ) ARPU ( /month) Espectro disponible WRC-97 WRC-00 WRC MHz 400 Region 1 Region 2 Region MHz DD AWS 2.5GHz C CAPEX OPEX Required ARPU 0 Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 21

23 Índice Introducción Principales agentes Procedimientos de capa MAC Capa física (IEEE d/e/m) Diseño de redes WiMAX Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 22

24 Principales agentes Antenas PCTEL Phazar ZDA Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 23

25 Principales agentes Equipos Airspan Alvarion BreezeMax, BreezeAccess Motorola wi4 (.16e) Redline Axxcelera (.16d) Cisco (.16e) Greenpacket (.16e) Indoor, outdoor Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 24

26 Principales agentes Otros Planning: EDX Chiset: Sequans SW Bridgewater Greenpacket Aricent Testing: Berkeley Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 25

27 Índice Introducción Principales agentes Procedimientos de capa MAC Capa física (IEEE d/e/m) Diseño de redes WiMAX Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 26

28 MAC Funciones Segmentar o concatenar service data units (SDUs) de capas superiores MAC PDU (protocol data units) Seleccionar el perfil de burst y potencia Retransmitir MAC PDUs no recibidas utilizando automated repeat request (ARQ) Gestionar QoS Distribuir MAC PDUs en recursos PHY Apoyar la movilidad Seguridad y gestión de claves Power-saving mode e idle-mode operation Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 27

29 MAC MAC-CS MAC-CPS MAC-SS Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 28

30 MAC-CS Puede ir directamente conectado con un Bridge o AP Bridge Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 29

31 MAC-CS Funciones Compresión de cabeceras Mapeo de direcciones IP en identidades PHY- MAC en WiMAX no se puede ver identidad de capas superiores Capa MAC es orientada a la conexión exite un Connection Idenfier (CID) distinto para UL y DL Un mismo usuario puede tener varios CID Asignación de flujos en función del Service Flow ID (SFID) y la dirección fuente Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 30

32 MAC-CS PHSM: la máscara será propia del servicio PHSI: el índice enviado permite conocer lo que se mandó Packet Header Suppression - PHS Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 31

33 MAC-CS Packet Header Suppression - PHS Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 32

34 MAC-CPS MAC-CPS encargado de Fragmentación, concatenación Asignación de recursos Selección de MCS Control de calidad HARQ Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 33

35 MAC-CPS HCS: Header Check Sequence BR: Bandwidth Request (Bytes) Cabecera genérica Cabecera solicitud de recursos Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 34

36 MAC-CPS Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 35

37 MAC-CPS En caso de ARQ Cada SDU se fragmenta en bloques ARQ de longitud fija Después de la cabecera se añade una subcabecera que incluye el número de secuencia del primer bloque incluido en el MAC PDU El reconocimiento se hace individual o acumulado (hasta aquí todo bien) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 36

38 MAC-CPS Adaptación al canal La variabilidad del canal produce errores Para evitarlos se usa Adaptación al canal Control de potencia y tasa binaria Scheduling dependiente del canal Hybrid Automatic Repeat-reQuest (HARQ) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 37

39 MAC-CPS Adaptación al canal Control dinámico de la potencia transmitida Se ha usado en sistemas WCDMA Intenta mantener constante la E b /N 0 en el receptor Apropiado para conmutación de circuitos Control dinámico de tasa binaria Busca la tasa binaria más elevada posible Apropiado para conmutación de paquetes Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 38

40 MAC-CPS Adaptación al canal Por qué no multiplexar sólo en tiempo? En caso de que los datos a transmitir sean reducidos Canales selectivos en frecuencia En UL, un terminal puede no tener potencia suficiente para usar toda la capacidad del canal Las mismas técnicas de scheduling para TDM pueden aplicarse para FDM usando OFDM Max-CIR: en cada canal transmite el usuario que tenga mejor calidad Round Robin: los canales se asignan siguiendo el orden de una lista Proportional fair: se intenta dar la misma QoS a todos los usuarios Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 39

41 MAC-CPS Adaptación al canal Adquisición de información sobre el estado del canal TDD: estación base y terminal miden el canal y lo suponen igual en la otra dirección Las interferencias no son iguales FDD-DL: el terminal monitoriza el canal piloto y estima el canal en DL. Informa a la estación base FDD-UL: se intercalan bits piloto en las transmisiones en UL El canal puede cambiar desde su estima Efecto muy notable en canales altamente variables Estimar a largo plazo (shadowing) y dejar las variaciones rápidas (fast fading) para el HARQ Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 40

42 MAC-CPS Adaptación al canal Scheduling dependiente del canal Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 41

43 MAC-CPS Adaptación al canal La BS informa sobre los recursos físicos asignados en DL y UL DL/UL-MAP Para conocer las necesidades en UL BS puede asignar recursos en UL para enviar una MAC de BR Contention Region en la que con un procedimiento ALOHA con back-off variable los usuarios piden en UL Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 42

44 MAC-CPS QoS Se identifica un flujo de servicio Service Flow ID (SFID), CID, QoS Parameters Se pueden definir distintos tipos de SF queda en manos del proveedor Tipos de scheduling Unsolicited Grant Service (UGS): se asigna automáticamente recursos (VoIP, E1, etc) no hace falta DL/UL-MAP real-time Polling Services (rtps): cada poco tiempo se asignan recursos UL para solicitar recursos UL non-real-time polling services (nrtps): polling cada más tiempo + contention polling Best Effort (BE) extended real-time Polling Service (ertps) 16e: recursos periódicos en UL para TX o pedir más recursos en UL Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 43

45 MAC-CPS HARQ Aunque exista cierta adaptación al canal Siempre habrá riesgo de errores Se necesita algún mecanismo de detección/corrección Forward Error Correction (FEC) Se pueden corregir errores Se introduce redundancia (menor tasa binaria) ARQ Utiliza un mecanismo de detección de errores Cyclic Redundancy Check (CRC) Si detecta error se solicita retransmisión HARQ combina FEC y ARQ Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 44

46 MAC-CPS HARQ Aunque un paquete tenga errores hay bits no erróneos HARQ con soft combining El paquete erróneo se guarda en un buffer Ambos paquetes (erróneo y retransmitido) se combinan El paquete resultante es más fiable En cada retransmisión los bits de información son los mismos pero los codificados pueden ser distintos Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 45

47 MAC-CPS HARQ Chase Combining Bits codificados retransmitidos = Bits codificados No se añade redundancia adicional Sólo se aumenta la E b /N 0 acumulada Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 46

48 MAC-CPS HARQ Incremental Redundancy (IR) Bits codificados retransmitidos Bits codificados Se añade redundancia con cada retransmisión También se aumenta la E b /N 0 acumulada Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 47

49 MAC-SS MAC-SS es el encargado de las funciones de seguridad Encriptado basado en AES (Advanced Encryption Standard) Autenticación basada en EAP Utilización de Privacy and Key Management Protocol (PKMv2) intercambios de claves y actualizaciones con un protocolo clienteservidor Mensajes de control también cifrados Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 48

50 MAC-SS Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 49

51 Procedimientos MAC Acceso al sistema Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 50

52 Procedimientos MAC Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 51

53 Procedimientos MAC Gestión de la movilidad: Tres tipos de Handover Hand-off: Primero se conecta con otra celda y después desconecta con la antigua Macro-Diversity HO FBSS (Fast Base-Station Switching): solo recibe de una BS Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 52

54 Índice Introducción Principales agentes Procedimientos de capa MAC Capa física (IEEE d/e/m) Diseño de redes WiMAX Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 53

55 Capa física WiMAX está diseñado para trabajar en entornos con multicamino Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 54

56 Capa física: OFDM Aunque las portadoras contiguas se solapan la técnica de codificación utilizada evita que haya interferencias entre ellas Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 55

57 Capa física: OFDM Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 56

58 Capa física No todas las portadoras se utilizan para transmitir datos Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 57

59 Capa física: OFDM/OFDMA OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 58

60 Capa física Estándar d ( ) e Completado 2001 Junio Dic Frecuencias GHz 2-11 GHz (3,5 y 5,8 GHz) 2-6 GHz (2,3 y 2,5 GHz) Condiciones LOS (Line of Sight) Near-LOS No LOS Anchura de canal MHz 1,75-20 MHz 1,25-20 MHz Caudal 32Mbps Mb/s 1 Mbps - 75 Mbps 1 Mbps - 75 Mbps Transmisión SCA (Single Carrier) OFDM 256 OFDMA 2048 Movilidad Fijo Fijo y Portable (Nómada) Fijo y Móvil (roaming) Alcance 5 Km 30 Km 10 Km Mercado Urbano. Acceso internet de edificios Urbano, suburbano, rural. SME, WiFi. Puentes inalámbricos Acceso a portátiles, PDAs, teléfonos inteligentes Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 59

61 Capa física Para que se puedan utilizar distintos anchos de banda se ha definido un tiempo de símbolo fijo necesidades de oversampling para ajustar en número de portadoras Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 60

62 Capa física Existen distintos certification profiles aunque el WiMAX forum solo ha estandarizado los cinco primeros a día de hoy Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 61

63 Capa física Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 62

64 Capa física Un conjunto de portadoras durante un determinado número de simbolos Data Region (DR) En un DR se ha de transmitir con la misma codificación y modulacion burst profile Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 63

65 Capa física La selección de las portadoras que configura la DR se puede hacer con distintos patrones de permutación Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 64

66 Capa física En enlace ascendente es la BS la que asigna las portadoras sobre las que trasmitir Hay que ajustar el momento en que los usuarios trasmiten para evitar desfases temporales Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 65

67 Capa física Además hay que codificar y entrelazar Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 66

68 Capa física Codificación convolucional distintas tasas de protección y modulaciones cómo llegamos a los 75Mbps? Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 67

69 Capa física: MIMO Cuatro posibles configuraciones STTD/ CLMTD Beamforming Multiplexación espacial Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 68

70 Capa física: MIMO Beamforming: ajustar los pesos de las antenas para ajustar el haz Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 69

71 Capa física: MIMO Multiplexación espacial: aumentar la tasa de transmisión hasta x4 (teórico) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 70

72 Capa física: MIMO Los datos se envían repartidos por varias antenas emisoras y receptoras, ajustando cada una al rendimiento que permite el entorno Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 71

73 Índice Introducción Principales agentes Procedimientos de capa MAC Capa física (IEEE d/e/m) Diseño de redes WiMAX Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 72

74 Eficiencia WIMAX Existen distintos tipos de AMC En función del ancho de banda se puede sacar la eficiencia máxima Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 73

75 Eficiencia WIMAX Cada modulación y codificación necesita distinto SNR para garantizar BLER=10% Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 74

76 Eficiencia WIMAX Procedimiento para sacar sensibilidad Fijar BLER=0.1 Fijar BW de transmisión (1.25, 3.5, 5, 7, 10, 20 MHz) Fijar la modulación y codificación sacar eficiencia y throughput Sacar SNR Calcular Potencia Ruido Despejar Sensibilidad Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 75

77 Eficiencia WIMAX Ruido en el receptor Ruido térmico: kt 174 dbm / Hz Ruido insertado por el receptor: MS, BS MS, BS N ( ) 10log( ) P dbm kt BW F Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 76

78 Topología de redes WiMAX Conexiones punto a punto. Equivalen a los puentes inalámbricos de Normalmente son equipos fijos con antenas exteriores direccionales. Servicio de operador o de usuario final Conexiones punto a multipunto. Red de estaciones base con antenas sectoriales que dan cobertura a amplias áreas, con arquitectura celular. Normalmente pensado para servicio de operador. Necesidad de un protocolo MAC para el sentido ascendente. Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 77

79 Topología de redes WiMAX: P-P U N I V E R S I T Y Equivalente a enlace dedicado. Puede ser simétrico Antenas altamente direccionales Alta frecuencia, alcance limitado Buen reaprovechamiento de canales sin interferencia Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 78

80 Topología WiMAX: P-M Sector (60º) Antena sectorial direccional (60º) Antena plana direccional (16x16 cm) Estación base Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 79

81 Topología WiMAX: celular Fibra óptica Estación Base Enlace punto a punto WiMAX entre dos estaciones base Sectores de 60º NOC (Network Operations Center) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 80

82 Topología de redes WiMAX: celular Una arquitectura típica en zonas rurales esta formada por estaciones base con tres antenas cada una (sectores de 120º) que cubren un radio de 8 Km abarcando un área de 200 Km2 En zonas suburbanas el radio de una celda será más pequeño, de unos 3 Km, para aumentar el rendimiento y mejorar la cobertura En zonas con alta densidad de población los sectores son de 60º y puede haber hasta tres antenas en cada sector (18 en total). De esta forma se triplica la capacidad. Si la densidad es elevada y hay dificultad para ubicar las antenas en puntos elevados se utilizan micro-células. En este caso se utilizan antenas omnidireccionales ubicadas a 15m de altura (o menos) con un radio de 1,5 Km. Las antenas se pueden ubicar en postes de alumbrado, por ejemplo. Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 81

83 Topología de redes WiMAX: asignación de frecuencias En WiMAX se contempla el uso de frecuencias con licencia y sin licencia: Las frecuencias con licencia (principalmente 3,5 GHz) son para uso exclusivo de operadores Las frecuencias sin licencia (principalmente 2,5 GHz) son para el uso de particulares, así como de operadores en experiencias piloto o áreas rurales. El operador puede empezar usando frecuencias sin licencia para tantear el negocio y cuando lo estime necesario pasar a usar frecuencias con licencia. Las frecuencias con licencia son más caras pero más fiables al tener menos riesgo de interferencias. Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 82

84 Topología de redes WiMAX: asignación de frecuencias Reuso-3 Redes Reuso-7 Redes GSM Reuso-1 Redes El reuso-1 o reuso universal de frecuencias permite aprovechar mejor el espectro radioeléctrico y hace innecesario diseñar un plan de asiganción de frecuencias en la red. En este caso las interferencias se evitan mediante técnicas de modulación adaptativas y códigos correctores de errores (FEC) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 83

85 Topología de redes WiMAX: asignación de frecuencias Asignación de frecuencias Planificación clásica División en clusters Reuso 1, reuso 3, Planificación fraccional Reuso 1 y 3 simultáneo Reuso libre Planificación clásica Planificación fraccional Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 84

86 Topología de redes WiMAX: asignación de frecuencias Planificación fraccional Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 85

87 Topología de redes WiMAX: asignación de frecuencias Reuso libre Requiere de técnicas avanzadas para reducir interferencias Reducción de interferencias Cancelación de interferencias (beamforming) Coordinación de interferencias La planificación fraccional entra dentro de este grupo Estática Dinámica (Cooperative Multipoint) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 86

88 Topología de redes WiMAX: asignación de frecuencias Beamforming Ejemplo de sites con 4 antenas Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 87

89 Refarming Refarming Reasignación de bandas a otras tecnologías GSM UMTS GSM IEEE e 24 Marzo 2009 La EU modifica una directiva de GSM (87/372/EEC) Se liberaliza la banda de 900MHz para otras tecnologías Invertir en UMTS900 vs. IEEE e Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 88

90 Refarming Coordinated refarming Sites en el mismo lugar Típicamente para un mismo operador La separación entre portadoras puede ser menor Uncoordinated refarming Sites en distinto lugar Necesita mayor separación entre portadoras Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 89

91 Aspectos prácticos Router WiMAX BS (Base Station) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 90

92 Aspectos prácticos Sistema d Incluye: 6 antenas de 9 dbi. Utiliza la(s) más adecuada(s) en cada momento 1 Puerto 10/100BASE-T Radio b/g para actuar como AP de redes inalámbricas 1 ó 2 puertos RJ11 para conectar teléfonos analógicos (puede utilizar H.323 o SIP) Batería de back-up Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 91

93 Aspectos prácticos Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 92

94 IEEE m Principales características Carrier aggregation Mayores anchos de banda Compatibilidad con IEEE e Cooperative Multipoint (CoMP) MIMO 8x8 DL 4x4 UL FDD y TDD Europa apuesta por FDD Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 93

95 IEEE m Carrier aggregation 1.4, 3.0, 5, 10, 15 ó 20 MHz Agregación de bandas contiguas Agregación de bandas separadas Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 94

96 IEEE m Escenarios bajo estudio (DL) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 95

97 IEEE m Escenarios bajo estudio (UL) Sistemas de Telecomunicación Privados Jose Fco. Monserrat del Río 96

98 Preguntas, Sugerencias?

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