WiMAX y Soluciones no Estándar

Transcripción

1 Unidad 14 WiMAX y Soluciones no Estándar Desarrollado por: Ermanno Pietrosemoli, EsLaREd

2 Objetivos! Hacer un esbozo de la tecnología WiMAX, su motivación y compararla con WiFI! Revisar algunas soluciones comerciales no estandarizadas que han tenido aceptación en la realización de redes inalámbricas comunitarias de mediano y largo alcance 2

3 Índice! Introducción! Estándares para redes Inalámbricas! WiMAX! Ejemplo de WiMAX en Venecia! Soluciones no Estándar! Alvarion! Canopy! MIKROTIK 3

4 Estándares para redes Inalámbricas IEEE e WAN Wide Area Network MAN Metropolitan Area Network IMT-2000 UIT HiperMAN HiperACCESS d LAN Local Area Network HiperLAN ETSI PAN Personal Area Network HiperPAN 4

5 Introducción! 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 cliente! Ambos 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 , sobre el que se basa WiMAX 5

6 IEEE ! 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 Multipunto! Primera 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 6

7 Perfil 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 7

8 8 10/14/11 Pietros emoli Esquemas de duplexing En enlace descendente a cada SS se le asigna una ráfaga En enlace ascendente a cada SS se le asigna una ranura de tiempo variable

9 9 10/14/11 Pietros emoli Características Generales Canales de gran ancho de banda (1.5~28 MHz) Acceso Múltiple, TDM/TDMA Adaptativo en canal ascendente o descendente TDD, FDD o Half Duplex

10 Esquemas 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 10

11 IEEE ! 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 MIMO! Mejor 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 11

12 Versus QoS Multimedia, no hay contienda por el uso del canal. (802.11e ofrece QoS) Muchos usuarios adicionales Mayores tasas efectivas de transmisión, hasta 75 Mbps en canales de 20 MHz (pero n tiene aún mayores tasas de transmisión) Mucho mayor alcance l Canales de ancho de banda variable Mejor eficiencia espectral, ~5 bps/hz (802.11n tiene mejor eficiencia espectral) 12

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

14 WiMAX : Wireless Microwave Access! Organización sin fines de lucro patrocinada por varias empresas para definir perfiles dentro del estándar y garantizar la interoperabilidad de los productos! Pruebas 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

15 15 10/14/11 Pietros emoli MAN Inalámbrica Punto a Multipunto Estacion Base (BS) conectada a la red pública La estación base sirve a las estaciones de suscritores (SS) Ambos tipos de estaciones son fijas SS típicamente le da servicio a un edificio Múltiples servicios con diferentes QoS ofrecidos simultáneamente Wi Max consorcio formado para garantizar la compatibilidad entre fabricantes

16 WiMAX 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 16

17 WiMax 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,

18 WMM: WiFi Multimedia! Otra Limitación de WiFi es que no tenía mecanismos para ofrecer QoS.! Estos fueron incorporados con e, que establece 4 categorías de prioridad de tráfico! Voz! Video! Mejor Esfuerzo! Baja Prioridad 18

19 Escalabilidad 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 a y g pero inferior a la de n! La tasa de transmisión puede ser diferente en el canal de bajada y de subida, y para clientes cercanos y lejanos 19

20 WiBRO! 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 20

21 WiBRO 21

22 WiBRO 22

23 WiMAX es un estándar UIT! Banda de extensión IMT-2000 entre 2,5 GHz y 2,69 GHz! Parte de los estándares IMT-2000! W-CDMA! CDMA- 2000! TD-SCDMA! OFDMA TDD WMAN 23

24 24 03/07/10 Pietros emoli Ejemplos de tasas de TX Narrower channels also supported down to 1.25 MHz

25 CSMA Vs TDMA 25 10/14/11 Pietrose moli

26 26 10/14/11 Pietrose moli

27 QoS en Unsolicited Grant Service (UGS) real time Polling Service (rtps) Extended rtps Also supports S.Superssion Non real time Polling Services (nrtps) Best Effort (BE) Periodic interval, fixed sized packets; real time Periodic interval, variable sized packets, real time data stream Variable-sized packet; delaytolerant data stream No minimum service level Max. Sustained Traffic Rate, Max. Latency, Tolerated Jitter, RQ/TX Policy Minimum Reserved Traffic Rate, Max. Sustained Traffic Rate, Traffic Priority, Max. Latency, RQ/ TX Policy Minimum Reserved Traffic Rate, Max. Sustained Traffic Rate, Traffic Priority, RQ/TX Policy Max. Sustained Traffic Rate, Traffic T1/E1. VoIP with out silence suppression Video telephony, interactive video games, VoD/ AoD High speed data transfer, MMS, WWW FTP, WWW, Priority, Max. RQ/TX 27 03/07/10 Pietros Policy emoli

28 28 03/07/10 Pietros emoli IEEE m n Interfaz de aire mejorada n Tasas de transmisión superiores a 100 Mbit/s para móvil y 1 Gb/s para fijo

29 m 29 03/07/10 Pietros emoli

30 Adjudicación de Espectro para WiMAX por UIT 30

31 Área de cobertura de la estación WiMAX en la laguna de Venecia 10/14/11 31 Pietrose moli

32 IEEE y Cognitive Radio! Reutilización del espectro adjudicado a televisión entre 54 y 862 MHz! Apropiado para comunicaciones rurales gracias a su mayor alcance! Potencia máxima de 1W para dispositivos fijos y de 100 mw para móviles 32

33 Soluciones no Estándar! Alvarion! Motorola Canopy! Mikrotik! Lobometrics 33

34 Alvarion! Ofrece 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 : 34

35 Instrumentos 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. redbc/estaciones/ estacion_pico_espejo_m ars.html 35

36 Alvarion DS 5800, Pico Espejo. ODU IDU Double-click to add graphics 36

37 Alvarion 4 motion! La solución para WiMAX móvil de Alvarion está siendo evaluada para su despliegue en Rosario, por ERTACH en 3,5 GH 37

38 Motorola Canopy! La línea Canopy es una solución flexible tanto para redes PtMp com PtPt! Ofrece una variedad de velocidades de transmisión que llegan hasta 300 Mps! Trabaja en todas las bandas exentas de licencia en EEUU, 900MHz, 2,4 GHz, 5,15 GHz, 5,4 GHz, 5,8 GHz 38

39 Cliente Motorola Canopy! Gananacia de 26 dbi con el reflector, 8 dbi sin reflector! PoE! Protector contra rayos en el UTP! Versiones para WiMAX 39

40 Mikrotik! Sistema operativo que puede funcionar en diferentes plataformas, permitiendo enlaces de larga distancia, con diferentes funcionalidades dependiendo de la licencia que se haya adquirido! También ofrecen hardware con SO preinstalado hasta 3 radios en diferentes bandas de frecuencia 40

41 Lobometrics! 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 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 41

42 Inmunidad a la interferencia de Canopy! Optimizado para rechazar interferencia! Los radios se prueban para comprobar que trabajan adecuadamente con 3 db de C/I! No sufre de autointerferencia gracias a la sincronización entre diferentes unidades mediante GPS! Otros sistemas requieren C/I entre 8 y 25 db 42

43 Conclusiones Los cinco puntos principales que usted debe recordar de esta unidad se pueden resumir en: 1. El Estándar IEEE es la base de WiMAX 2. Hay dos versiones de WiMAX, una orientada a clientes fijos, basada en IEEE (802.16d) y otra para clientes móviles, basada en IEEE (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 43

44 Conclusiones 1. WiFi es más accesible para organizaciones que quieran instalar su propia infraestructura, mientras que WiMAX normalmente es instalado por una empresa especializada 2. 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. 44