WiMAX Presente y Futuro

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1 WiMAX Presente y Futuro Servicio de Red Corporativa Dirección General de Telecomunicaciones Junta de Castilla y León Mayo de 2006

2 Índice WiMAX y WiMAX Forum Tecnología WiMAX. IEEE Bandas de Frecuencia Aplicaciones Evolución futura WiMAX y la Red Móvil 3G Proyectos Conclusiones

3 WiMAX y WiMAX Fórum Qué es WiMAX? Oficialmente WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Acceso inalámbrico de banda ancha. Perfiles o profiles de certificación consensuados. Estándares IEEE Infraestructura de acceso celular. Usuarios fijos, portátiles o móviles.

4 WiMAX y WiMAX Fórum Qué es WiMAX? En la práctica Una tecnología robusta, fiable y basada en estándares. Acceso inalámbrico de banda ancha. Que opera en entornos NLOS. Prestando diferentes aplicaciones con QoS. Largo alcance. Alta capacidad.

5 WiMAX y WiMAX Fórum Qué es el WiMAX Forum? Consorcio sin ánimo de lucro Promueve la adopción de equipamiento: que cumpla los estándares IEEE se prueben interoperables. Participan más de 350 miembros: Fabricantes de equipos. Operadores de servicios (carriers, WISPs, etc).

6 WiMAX y WiMAX Fórum WiMAX Forum trabaja en: Promover los despliegues de sistemas WiMAX. Definición de una arquitectura de red de altas prestaciones IP extremo a extremo. Facilitar la disponibilidad de equipamiento compatible e interoperable. Especificar el cumplimiento del estándar (conformance) y la interoperabilidad Organiza eventos de interoperabilidad (plug fest). Propone perfiles (profiles). Desarrollar los procesos de certificación necesarios.

7 WiMAX y WiMAX Fórum Certificación de la interoperabilidad: Conformance interoperabilidad Conformance. Laboratorios independientes. Interpretación del estándar. Interoperabilidad. Distintos fabricantes en Plugfest. Funcionamiento conjunto. Test de interoperabilidad. Releases y waves. Compatibilidad hacia atrás. Certificación de la interoperabilidad = conformance + test de interoperabilidad.

8 WiMAX y WiMAX Fórum WiMAX Forum Profiles: Perfiles desarrollados por el WiMAX Forum basados en el estándar Consideran configuraciones concretas del estándar. Especifican qué características son obligatorias y cuáles son opcionales. Los profiles se determinan en función de: Tendencia del mercado. Disponibilidad de espectro. Consideraciones reglamentarias. Servicios a ofrecer. Intereses de los fabricantes.

9 WiMAX y WiMAX Fórum En los test actuales se comprueba el protocolo del interfaz aire, en particular: El alta del equipo terminal en la red. La determinación dinámica de ancho de banda para los distintos servicios. Profiles actuales: BANDA DE FRECUENCIAS DUPLEXADO ANCHO DE BANDA DEL CANAL ESTÁNDAR 3,5 GHz TDD 3,5 MHz ,5 GHz FDD 3,5 MHz ,5 GHz TDD 7 MHz ,5 GHz FDD 7 MHz ,8 GHz TDD 10 MHz

10 WiMAX y WiMAX Fórum Los profiles se definen mediante los siguientes parámetros: Banda de frecuencia. Método de duplexado (TDD o FDD). Anchura de banda del canal. Estandar IEEE ( , e-2005). Ventajas de un número limitado de profiles permite: Asegurar la interoperabilidad entre fabricantes. Generar economías de escala.

11 WiMAX y WiMAX Fórum Ventajas de una certificación: Disminuye el riesgo de inversión de los operadores al no depender de un suministrador de equipamiento. Reduce el riesgo para los operadores que operan en más de una región. Beneficios de economías de escala. Se asegura la calidad del equipamiento. Permite la innovación mientras que se asegura la compatibilidad. Aumenta la competitividad de la industria.

12 WiMAX y WiMAX Fórum Procedimiento de Certificación Laboratorios oficiales de certificación: CETECOM, en Málaga, oficialmente abierto en julio de TTA en Seúl (Korea) que se abrirá en el último trimestre de 2006 para la recepción de equipos móviles. Resultado de la certificación de interoperabilidad: logotipo WiMAX Forum Certified. Hasta la fecha son 15 los equipos certificados.

13 Tecnología WiMAX. IEEE Objetivo: red IP extremo a extremo. Arquitectura flexible. Alta seguridad y privacidad. Calidad de Servicio (QoS). Despliegue rápido y escalable. Servicio multinivel. Interoperabilidad. Portabilidad. Movilidad (IP mobile). Eficiencia en costes. NLOS con OFDM. Alta capacidad y alta eficiencia espectral.

14 Tecnología WiMAX. IEEE Con la implementación de estos requisitos, la red permite: Convergencia con aplicaciones de datos para redes cableadas Convergencia fijo-movil. Eficiencia en la compartición del espectro. Red de conmutación de paquetes all-ip. Aplicaciones interactivas (latencia <50 ms). QoS extremo a extremo, también over the air. Transiciones transparentes entre LAN, WLAN y WWAN. VoIP con calidad SIMILAR a líneas telefónicas. Securiza la comunicación extremo a extremo.

15 Tecnología WiMAX. IEEE PHY Frecuencia: Las dos bandas de frecuencias se diferencian por las posibilidades que permiten: < 11 GHz: NLOS por multitrayectos. Radios de celda hasta 50 km GHz: LOS Radios de celda de 1-3 km. Menos interferencias por multitrayectos. Mayor ancho de banda disponible por canal. Mayor capacidad de los enlaces

16 Tecnología WiMAX. IEEE Duplexado: TDD Necesita un único bloque de espectro. Eficiencia alta para comunicaciones asimétricas Mayores beneficios de técnicas de gestión de haz en las antenas. FDD Espectro simétrico. Peor adaptación para comunicaciones con diversos caudales de datos. Modulación: QPSK, 16 QAM, 64 QAM. Gestión de la capa: conformación de la ráfaga, control de potencia, etc.

17 Tecnología WiMAX. IEEE MAC La capa MAC fue diseñada específicamente para: Entornos PMP. Independiente del protocolo de capa superior. Altas tasas de bit proporcionadas por la capa PHY. QoS similar a ATM. Compromiso entre la capacidad y la robustez en tiempo real de los enlaces. Máxima eficiencia del enlace, con la finalidad de mantener las garantías de QoS. Eliminar la sobrecarga del protocolo de nivel MAC.

18 Tecnología WiMAX. IEEE El protocolo MAC del interfaz aire es orientado a conexión. Establecimiento de las conexiones rápido basado en contienda al inicio de cada aplicación. Dispone de mecanismo para: Solicitar el ancho de banda para la conexión. Asociar parámetros de QoS y de tráfico a la conexión. Transportar y enrutar datos por la conexión. Garantizar el SLA. Las conexiones son unidireccionales: uplink y downlink.

19 Tecnología WiMAX. IEEE WiMAX Fijo Incluye las anteriores versiones del estándar. Rango de frecuencias entre 2 y 66 GHz, centrándose entre 2 y 11 GHz, licenciadas o no. Servicios fijos y nómadas. Topologías PtP y PMP. Operación LOS y NLOS. Modulación multiportadora, OFDM y OFDMA. Canales de hasta 20 MHz. Capacidad hasta 75 Mbps. Enlaces hasta 50 km.

20 Tecnología WiMAX. IEEE e-2005 WiMAX móvil Frecuencias < 6 GHz., licenciadas o no. Cubre servicios fijos y móviles. Topologías PtP y PMP. Operación LOS y NLOS. Modulación multiportadora OFDMA y SOFDMA. Canales de hasta 10 MHz. Capacidad hasta 10/3 Mbps. Enlaces hasta 7 km. Soporte MIMO y AAS (mejor rendimiento en NLOS) Handoffs duros y blandos (aplicaciones interactivas móviles). Ahorro energético.

21 Tecnología WiMAX. IEEE OFDM OFDM (Ortogonal Frecuency Division Multiplexing). Técnica de multiplexado de gran robustez. Combinación de múltiples portadoras Moduladas de modo independiente (QPSK, 64 QAM). Solapadas espectralmente de modo ortogonal. Incrementa la eficiencia espectral, sin tener interferencia entre los canales. Evita los efectos del multitrayecto reduciendo la interferencia entre símbolos. Adecuada para la convergencia con aplicaciones de datos para redes cableadas.

22 Tecnología WiMAX. IEEE OFDMA OFDMA (Ortogonal Frecuency Division Multiple Access). Técnica de acceso múltiple: Diversos usuarios OFDM. Un único canal radioeléctrico. La asignación de portadoras a los usuarios diseñada para minimizar las interferencias.

23 Tecnología WiMAX. IEEE OFDMA posibilita la subcanalización, lo cual permite, a su vez: Flexibilidad por permitir: Diferentes terminales. Gestión de ancho de banda. Gestión de la potencia de transmisión. Reducir las interferencias. Mejorar el funcionamiento en NLOS. Mejorar el rendimiento de los terminales (ahorro energético). SOFDMA optimiza la eficiencia espectral y la reducción de costes. OFDM y SOFDMA no son compatibles.

24 Tecnología WiMAX. IEEE

25 Bandas de Frecuencia 3,5 GHz. (3,4-3,6 GHz) Servicios de acceso a redes de datos mediante bucle local inalámbrico. Adoptada en más de 100 países. El uso de la banda es licenciado. No armonización internacional: 3,3 a 3,4 GHz en China e India. 3,6 a 3,8 en Europa y EE.UU. 4,2 GHz en el Reino Unido. Las características de la banda la orientan a aplicaciones fijas. Canales son de 3,5 o 7 MHz. TDD o FDD.

26 Bandas de Frecuencia 5,8 GHz. 5 GHz en general, para uso común. Banda de 5 GHz dividida en subbandas de uso no armonizado: < 5,47 GHz. Potencia máxima de emisión suele ser de 250 mw Aplicaciones de corta distancia o de interiores. Interferencias de IEEE a > 5,725 GHz. Potencia de emisión es de 1W (o hasta de 4W) Aplicaciones de larga distancia. Canales de 10MHz TDD. Muy afectada por las interferencias: uso restringido.

27 Bandas de Frecuencia 2,5 GHz. Dependiendo de regiones se pueden utilizar las bandas de: 2,5 a 2,69 GHz, disponible en México, EEUU, Brasil y algunos países de Asia. 2,3 GHz, disponible en Australia, Corea del Sur y Nueva Zelanda. Aplicaciones móviles. Canales de diversa anchura. TDD o FDD.

28 Bandas de Frecuencia Otras bandas: Cuanto menor es la frecuencia más lejos se propagan las señales: Las áreas de cobertura de cada estación base son mayores. El número de estaciones base necesarias para cubrir una cierta área es menor La recepción/emisión en movilidad es mejor. El comportamiento en entornos NLOS es mejor Los costes de despliegue se reducen aún más. El WiMAX Forum trabaja por la reserva de bandas, por debajo de 1 GHz para servicios WiMAX móvil.

29 Bandas de Frecuencia Situación en España En España, se adjudican licencias tipo C2 para la construcción y explotación de redes de acceso local vía radio. Son licencias de ámbito nacional y utilizan frecuencias de 3,5 GHz o de 26 GHz. Los adjudicatarios de 3,5 GHz, que en la actualidad están en posición de ofrecer servicios WiMAX son: Iberbanda. Aló Neo-Sky.

30 Aplicaciones Tipos de servicio: Unsolicited Grant Service. Tiempo real. Paquetes de tamaño fijo y generación periódica (E1, VoIP, etc). Real-Time Polling Service. Tiempo real. Paquetes de tamaño variable y generación periódica (MPEG video, etc). Non-Real-Time Polling Service. Tolerancia al retardo. Paquetes de tamaño variable para los que se necesita una mínima tasa de datos (FTP, etc). Best Effort. Caudales sin necesidades mínimas de servicio.

31 Aplicaciones Aplicación Tipo de servicio Ancho de banda Latenci a Pérdidas Jitter VoIP UGS kbps <150ms < 1 % <30ms Videollamada oip UGS kbps <150ms < 1 % <30ms Juegos en red UGS 32-64kbps <80ms < 1 % N/A Audio Streaming rtps kpbs N/A N/A <100ms Video Streaming rtps 128k-2Mbps N/A N/A <100ms Mensajería instantánea nrtps Mensajes de <256 bytes N/A N/A N/A Navegación Web nrtps >500kbps N/A N/A N/A Correo electrónico nrtps >500kbps N/A N/A N/A Peer-to-Peer BE >500kbps N/A N/A N/A

32 Aplicaciones Escenarios de uso

33 Aplicaciones Análisis de un caso de negocio (operador) La densidad de usuarios. Facilidad del despliegue. Banda de frecuencia. Coste total de los componentes de la red (CAPEX). Coste de operación de la red (OPEX). Escalabilidad de la red. Tipos de servicios a proveer. Tasa de adopción del mercado. Velocidad en la provisión de los servicios. Grado de dependencia con los proveedores.

34 Evolución futura La aparición de redes WiMAX se ha retrasado mucho en el tiempo debido a: Prolongado proceso de estandarización. Incertidumbre de fabricantes y operadores sobre la disponibilidad de suficiente espectro. Todo esto provoca que en estos momentos la tecnología sea inmadura. De la consideración de: Dinámica del mercado. Posicionamiento de los fabricantes. Planes de los operadores o proveedores del servicio Actividades del WiMAX Forum. Se desprenden los siguientes datos

35 Evolución futura Mercado: Factores que contribuyen a una emergencia del mercado del WiMAX: Comienzo de la certificación de los profiles del WiMAX Forum. Aumento de la inversión en I+D. Mejoras en las prestaciones. Promesa de portabilidad, e incluso movilidad. Advenimiento masivo de la tecnología WiMAX: Espectro disponible y armonizado. Disponibilidad de equipamiento multimodo y multibanda. Convergencia de protocolos de comunicaciones hacia IP/SIP y de arquitecturas de red hacia IMS.

36 Evolución futura En los países desarrollados el mercado tiene dos características en contra de WiMAX: Falta importante de capacidad de inversión. Competencia complicada en costes. La inversión en WiMAX se realizará fundamentalmente por: Operadores diversificados. Operadores regionales con un mercado limitado.

37 Evolución futura Fabricantes: Giro de los principales fabricantes de a e e-2005 será dominado inicialmente por los grandes. Intel mantiene su predominancia. Aparición de diversas compañías de supervivencia dudosa. Operadores: WiMAX les puede permitir ofrecer nuevos servicios. WiMAX permite la convergencia entre las redes cableadas y las redes inalámbricas Convergencia fijo-movil. Supervivencia de frente a e-2005 asegurada. Más interesante la portabilidad que la movilidad. WiMAX Forum definiendo la migración entre a e-2005 de un modo suave y manteniendo eficiencia en costes.

38 Evolución futura Productos: Disponibilidad limitada de productos WiMAX, que finalizará con la certificación. Roadmap: Q2006. Primeros productos certificados 1Q2006. Equipos terminales de usuario exteriores. 2Q2006. Equipos terminales de usuario interiores y selfinstalables. 3Q2006. Tarjetas PCMCIA para PCs portátiles e Q2007. Primeros productos certificados. 4Q2007. Tarjetas PCMCIA para PCs portátiles y equipos terminales de usuario interiores y self-instalables. 1Q2008. Minitarjetas PCMCIA para PCs portátiles. 3Q2008. Integración en PDA o Smartphones.

39 WiMAX y la Red Móvil 3G Tecnologías Acceso

40 WiMAX y la Red Móvil 3G Tecnologías Inalámbricas

41 WiMAX y la Red Móvil 3G WiMAX móvil amenaza el futuro de las redes 3G. En la actualidad se la considera un complemento. En Europa y Asia los costes de espectro para WiMAX han resultado ser muy inferiores (hasta 100 veces inferiores) a los costes de 3G. La tendencia de las redes 3G, al igual que WiMAX en su concepción, es a transformarse en redes IP extremo a extremo. Los grandes operadores de telecomunicaciones inalámbricas en 3G invertirán en la evolución de la tecnología 3G para proporcionar los servicios del WiMAX móvil.

42 Proyectos Más de 150 en todo el mundo. Elevada presencia VoIP. WiMAX Telecom. Iberbanda Programa de Banda Ancha de Castilla y León. Proyecto Mercurio en Andalucía. Telefónica de España.

43 Conclusiones Cada tecnología cumple satisfactoriamente los servicios para los que fue concebida. Es WiMAX la tecnología de red 4G? Más de 150 proyectos con resultados satisfactorios. El triunfo o fracaso de la tecnología WiMAX vendrá determinado por: El apoyo de la industria fabricante de equipamiento. La existencia de espectro armonizado. La inversión de los grandes operadores.

44 Conclusiones Red inalámbrica del futuro: Combinación de tecnologías de acceso Red IP extremo a extremo Roaming intersistema transparente al usuario. Conectividad a la mejor red disponible.

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