WiMax: Presente y Desarrollo

Transcripción

1 Universidad ORT Uruguay Facultad de Ingeniería WiMax: Presente y Desarrollo Entregado como requisito para la obtención del título de Licenciado en Sistemas Juan Juncal Tutor: Julio Fernández 2008

2 Resumen Este artículo trata de hacer una introducción para un público técnico al estado actual de las redes WiMax y sus características técnicas. Refiere al estándar planteado por la IEEE en sus dos versiones fijo y móvil así como un análisis de los diferentes espectros sobre los cuales es aplicable. Se hace una referencia a la actualidad de la tecnología para transmisión de datos inalámbrica aplicada a las redes WiMax así como a los mercados existentes para los diferentes tipos de implementaciones de esta tecnología (fijo e inalámbrico) y las aplicaciones que puede tener en diferentes ambientes de transmisión de datos o redes telefónicas. Se discuten brevemente dispositivos para el uso diario así como algunas de las características principales utilizadas en la implantación más grande de WiMax a nivel mundial (M-Taiwán). Al final se analiza un caso de WiMax en América Latina: República Dominicana, donde ya están funcionando redes WiMax fijas con proyección de migrar a móviles. 2

3 Índice 1- INTRODUCCIÓN 4 2- EL ESTÁNDAR IEEE D (WIMAX FIJO IEEE, 2004) IEEE E (WIMAX MÓVIL, IEEE ESPECTROS DE BANDA 5 3- WIMAX HOY MERCADOS EQUIPAMIENTO DISPONIBLE PARA WIMAX 8 4- WIMAX INSTALADO EN AMÉRICA LATINA 8 5- CONCLUSIONES 9 BIBLIOGRAFÍA 10 ANEXO I 12 ANEXO II 13 3

4 1- Introducción WiMax (del inglés Worldwide Interoperability for Microwave Access, "Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas") definido por el estándar (IEEE, 2001, 2004, 2005) es un tipo de conexión de red inalámbrica destinada a ser utilizada en despliegues de redes MAN (Metropolitan Area Network, Red de Área Metropolitana ). Según Ismail (2007) actualmente WiMax podría ser una competencia para las redes de telefonía celular como 3G o un complemento de las mismas dependiendo del estándar a utilizar dentro de la norma. Wikipedia (2008) enumera las características principales de las redes WiMax que, según sus simpatizantes, logran que sea una opción competitiva: o Flexibilidad: Soporta sistemas punto multipunto y punto a punto o Seguridad: Implementa diversas técnicas de criptografía, seguridad y autenticación contra intrusiones por parte de terceros. o Calidad del servicio: WiMax soporta cinco tipologías de calidad de servicio como figuran en la Tabla 1 del Anexo II o Throughput: utilizando el esquema de modulación del , WiMax transporta una gran cantidad de tráfico con un alto nivel de eficiencia y tolerancia a señales reflejas, más del doble que HIPERLAN (IEEE, 2002). o Instalación: no necesita equipamiento especial del lado del cliente, puede ser simplemente necesaria la instalación de una antena o en el mejor de los casos un simple router inalámbrico. o Interoperabilidad: WiMax pretende ser un estándar independiente del tipo de hardware y del proveedor. o Movilidad: gracias al estándar e de IEEE (2005) se permiten conexiones en ambientes móviles de hasta 160 km/h. o NLOS (not line of sight): no es necesaria una línea de visión directa entre antenas, WiMax permite transmitir a través de obstáculos, aunque depende de los mismos el alcance y el nivel de la señal. (Por mas Información CROZIER; KLEIN, s.f.) 2- El Estándar Dentro de las redes WiMax existen hoy en día dos tipos de conectividad, la fija y la móvil, cada una con su correspondiente estándar de la IEEE, d y e respectivamente. La conectividad fija podría ser comparada con un servicio DSL inalámbrico (digital suscriber line) y la segunda es un servicio de conectividad, como por ejemplo un servicio 3G (third generation), EDGE (enhanced data rate for GSM evolution) o GPRS (general packet radio service) que soporta una conectividad sin cortes hasta velocidades de 160 Km/h. 4

5 2.1- IEEE d WiMax Fijo (IEEE, 2004) Este estándar se considera un competidor más de los DSL o un complemento del mismo dependiendo de la realidad del lugar. Originalmente fue diseñada como una solución de última milla para llegar a puntos donde es más difícil acceder por sistemas cableados. Este estándar provee de un alcance de casi 50 kilómetros y un ancho de banda de 70 Mbps (Mega bits por segundo). Dependiendo del terreno, las interferencias de la zona y de la velocidad que se desee obtener varían las distancias entre cada estación. El equipamiento en los hogares de los abonados consiste simplemente en una antena y un módem o solamente un módem (si hay una buena cobertura), lo que posibilita que la persona pueda llevar consigo su conexión a Internet por ejemplo cuando se va de vacaciones. Las unidades que se colocan en las casas de los clientes finales pueden ser autoinstalables, lo que simplifica la instalación misma y disminuye los costos. En el momento que los operadores deseen migrar hacia la versión móvil no hay necesidad de sustituir el equipamiento de los clientes ya que la versión móvil tiene compatibilidad con la fija en cuanto a los equipos de los consumidores finales, de manera que simplemente se deben cambiar los equipos (parte de éstos y/o software) del proveedor del servicio, y la red en su totalidad continuará funcionando IEEE e WiMax móvil (IEEE 2005) Como explica Junquera (2007), la versión WiMax móvil fue aprobada en Setiembre de 2006 por el WiMax FORUM, lo que aceleró la carrera por contar con dispositivos compatibles. Se espera que la migración de la tecnología fija a la móvil según dice Junquera no tenga grandes cambios en la cantidad de estaciones instaladas y sólo sea necesario algún cambio de software o tarjetas en las estaciones del proveedor. Esto lo aseguran los fabricantes de equipos, en contraposición a la opinión que afirma que se deberán aumentar la cantidad de estaciones y antenas según se menciona en el mismo artículo. Según Junquera (2007) los costos de instalación de redes 3G comparados con los de WiMax están emparejados. La consultora Senza Fili Consulting, en una encuesta de Febrero del 2006 (Junquera, 2007) proyectó que habrá 6.6 millones de usuarios de WiMax fijo y 8.8 millones para WiMax móvil en el año Espectros de banda WiMax puede ser desplegada sobre diferentes espectros de banda (700 MHz, 2.3 GHz, 2.4GHz, 2.5 GHz, 3.5 GHz o 5.8 GHz), cada uno de los cuales tiene sus pros y sus contras. Para elegir desplegar la tecnología de WiMax en más de una banda (una a la vez) hay dos puntos a tener en cuenta. El primer punto: debido a dicha implementación hay parte del espectro que no necesita licencia y simplifica la tramitación de un canal de trabajo para la red; dada esta diversidad de espectros siempre podrá haber alguno disponible y autorizado en cada país. En 5

6 contraposición a esto está el problema del hardware, ya que el equipamiento multibanda encarece los precios y dificulta la estandarización. El problema de la estandarización debido a las diferentes bandas compatibles está bastante controlado porque es el WiMax FORUM quien establece y homologa las bandas sobre las que se puede desplegar la tecnología. A continuación se hace un análisis de los dos espectros de uso posible (con y sin licencia) así como de sus características. Sin licencia En casi todo el mundo el espectro de 2.4GHz y 5.8HGz es un espectro libre que no requiere licencia (espectro libre en Uruguay, ver URSEC, 2003), por lo tanto las barreras de entrada por este requisito son bajas. Si un operador con pocas ganas de invertir mucho dinero desea probar WiMax es posible que comience utilizando alguna de estas dos bandas. Como menciona Junquera (2007) el problema que surge a primera vista es el caso de las denominadas Licencias ligeras como en el caso de Europa donde no es necesario adquirir la licencia pero si registrarse para su uso, de manera de que los estados puedan tener un mejor control de quien está utilizando cada frecuencia y a su vez minimizar las posibles interferencias. Hay cuatro desventajas asociadas a los espectros que no necesitan licencias: interferencias, mayor competencia, potencia limitada y disponibilidad. Interferencias: Puesto que estas bandas en algunos países no están reguladas ni siquiera bajo el régimen ligeras como sucede en parte de Europa, la posibilidad de sufrir interferencias por parte de terceros es muy alta. Esta interferencia asociada puede venir tanto de otras redes WiMax como de redes WiFi (puntos de acceso) así como teléfonos inalámbricos y dispositivos Bluetooth. WiMax, al igual que WiFi, soporta DFS (Dynamic Frequency Selection - Selección Dinámica de Frecuencia) (para una breve introducción a DFS y como reducir interferencias ver IEEE, 2006) lo que permite que ante problemas de interferencias se utilice un nuevo canal. Sin embargo esto afecta las aplicaciones en tiempo real como VoIP (Voz IP) ya que aumenta la latencia de la red. Mayor competencia: Quien se arriesga a utilizar un espectro que no requiere licencia debe tener en cuenta la posibilidad del ingreso de otro operador al mercado, lo que complica las transmisiones debido a la posible interferencia como se vio en el punto anterior y a la posibilidad de competencia comercial. Esto es similar a lo que sucede con los puntos de acceso WiFi, aunque los costos son sustancialmente diferentes ya que el costo de desplegar unos cuantos puntos de acceso WiFi (miles de dólares según Thelander, 2005) no se compara con el de una red WiMax (alrededor de 3 millones de dólares para una ciudad como explica Rafael Junquera (2007)). Potencia limitada: Debido a que los espectros son libres, normalmente la cantidad de potencia que se puede desplegar está limitada por los entes reguladores de cada estado, lo que disminuye las distancias de cobertura y a su vez encarece los costos ya que se deben instalar más bases para cubrir una misma área. Disponibilidad: No todos los espectros libres están disponibles en todo el mundo como sucede con el caso de 5.8GHz; a diferencia de este el de 2.4GHz sí está disponible en todo el mundo. Dadas estas desventajas, un operador que desee instalar una red WiMax sobre un espectro libre deberá tener en cuenta varios aspectos, aunque no quita que pueda realizarse una 6

7 implementación híbrida en más de un espectro, por ejemplo utilizar un espectro libre para zonas rurales donde tanto la interferencia como la competencia pueden ser limitadas o nulas. Con licencia La adquisición de una licencia para la explotación de un espectro tiene un precio potencialmente alto dependiendo de las regulaciones y el nivel de competencia, así como de la forma de cederla, comúnmente por licitación o remate. El proveedor que posee un espectro licenciado tiene beneficios, por ejemplo, carece de interferencia externa, puede desplegar más potencia y brindar un mejor servicio. Además, si un competidor quiere competir con él deberá adquirir casi necesariamente un espectro para poder equiparar los niveles de servicio provistos por el primero. Los espectros que requieren licencia se encuentran en 700MHz, 2.3GHz, 2.5GHz y 3.5GHz. Estas dos últimas bandas de frecuencia son las que en la actualidad reciben mayor atención, aunque se debe tener en cuenta que hace poco el WiMax FORUM homologó la banda de 700 GHz. 3- WiMax Hoy Desde el punto de vista de Víctor Venegas (Director de proyecto de RACSA Radiográfica Costarricense) (Entrevista LATINWIMAX, 2008) las redes WiMax están siendo explotadas a lo largo de todo el mundo para múltiples usos como el acceso Internet, líneas de retorno de telefonía celulares sobre redes 3G o llevar conectividad a sitios distantes en los que el costo del cableado de cobre se vuelve alto y su tendido lento Mercados Actualmente hay dos tipos de mercados en donde WiMax está entrando, estos son el de conectividad fija y el de conectividad móvil. En el caso de los mercados emergentes los proveedores están más dados a la instalación de redes WiMax fijas, mientras que en el caso de los mercados más maduros donde existen empresas más fuertes y establecidas se está prestando especial atención a la modalidad móvil de WiMax. El crecimiento proyectado de los mercados es muy optimista como se refleja en la Tabla 1 en base a los datos de dos consultoras diferentes. Año Consultora In-Sat (Nov 2006) Juniper Research (May ) Tabla 1: Numero de usuario WiMax proyectados a nivel mundial (en millones) según dos consultoras (JUNQUERA, 2007). 7

8 Según la consultora Maravedis (Junquera, 2007) en base a una predicción realizada en Abril del 2006 la proyección de usuarios BWA (Broadband wireless access) será de contra de usuarios WiMax para el año Los datos anteriores reflejan el crecimiento proyectado de WiMax tanto a nivel mundial como a nivel regional Equipamiento disponible para WiMax A partir de Diciembre del 2005 cuando la IEEE ratificó el estándar de WiMax móvil comenzaron a aparecer productos de diferentes fabricantes con posibilidades de conectividad con este estándar y de tamaños reducidos. Esta iniciativa está apoyada por Taiwán para su plan M-Taiwán en el cual invirtió 1.2 billones de dólares (WiMax FORUM, 2007). Este apoyo sumado a la entrega de espectros de banda para la explotación de WiMax en Japón ha provocado una explosión en el mercado de dispositivos electrónicos (Por mas información ver ). Impulsados también por el WiMax FORUM, algunos de sus integrantes, que son importantes fabricantes de hardware y tecnología como Samsung, LG o Nokia, lanzaron sus productos al mercado taiwanés (WiMAX FORUM, 2007). Algunos de los dispositivos móviles con soporte para WiMax que están actualmente en el mercado y sus características principales se muestran en la figura 1 del Anexo I. 4- WiMax instalado en América Latina Como referencia Junquera (2007) en su artículo, ONEMAX comenzó hace poco más de dos años en República Dominicana con la adquisición de la banda de 3.5GHz y lanzó su proyecto de proveer acceso a Internet fijo con el apoyo de Alcatel-Lucent. En este país se da un caso muy particular ya que existen cinco millones de usuarios móviles pero solamente usuarios de banda ancha; con estos números y la idea de masificar el acceso a banda ancha es que surge este proyecto. La mayoría de los usuarios de este mercado acceden a Internet a través de cibercafés, universidades o desde el trabajo. ONEMAX estaba convencida que los usuarios estaban desconformes con la calidad del servicio que se les brindaba. ONEMAX apunta a poder dar servicio a todo el país en forma independiente del poder adquisitivo de la zona. Actualmente Wind Telecom está montando su red WiMax sobre 2.5GHz y será la competencia para ONEMAX, aunque estos últimos consideran que tienen ventaja en el mercado por haber llegado antes. La tecnología móvil está siendo dejada de lado momentáneamente por ONEMAX y se dedica a proveer servicio residencial y empresarial con hardware que permite conectar además de una computadora un dispositivo telefónico al mismo, ya que este operador comercializa también telefonía sobre IP. 8

9 5- Conclusiones El mayor problema actual con las redes WiMax es que llegaron tarde al mercado cuando éste ya estaba tomado por las redes de telefonía y transmisión de datos como 3G. A pesar de esto el estándar logró terminar de ser definido en el año 2005 lo que generó que algunos proveedores de telecomunicaciones que no tenían redes 3G o basaban sus medios de conexión en cable MODEM o cable telefónico de cobre comenzarán a ver a WiMax como una alternativa viable para la expansión (Thelander, 2005). Actualmente WiMax se ha desarrollado pero mantiene un futuro incierto a mediano y largo plazo y por lo tanto un riesgo para potenciales interesados en utilizarla, puesto que estas empresas podrían obtener una mejor posición estratégica o hundirse por una mala apuesta de negocio. Según Junquera (2007) aún falta tiempo para que los dispositivos móviles con soporte WiMax bajen sus costos de manera de que sean accesibles a todos los mercados, pero cuando esto suceda la versión fija de WiMax pasará a ser obsoleta, dado que tiene las mismas prestaciones que la móvil pero no brinda la característica de transporte y movilidad de esta última. El sistema de WiMax fijo será mejor recibido en mercados emergentes que en mercados ya establecidos donde ya exista una solución de transferencia de datos como por ejemplo DSL. Las versiones de Chips WiMax para dispositivos móviles compartirán espacio con otras tecnologías como ser Wifi o HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) por lo menos hasta que la tecnología este mas afianzada a nivel mundial Sobre este tema Intel ya anuncio un Chip compatible con estas tres formas de transmisión (Junquera, 2007). 9

10 Bibliografía IEEE Communications Magazine- A comparison of the HIPERLAN/2 and IEEE a wireless LANstandards Mayo IEEE - Electrical and Computer Engineering, CCECE '06. Canadian Conference - A QoS-aware protocol architecture for WiMAX Mayo ISMAIL, Mohammed - WiMAX: A competing or ComplementaryTechnology to 3G? Chip in RIO - Brazil Plenary Sessions - SBCCI2007 and SBMicro de Setiembre de JUNQUERA, Rafael A. En: Tele-semana PLUS WiMax Hay realmente dos? Marzo JUNQUERA, Rafael A. En: Tele-semana PLUS WiMax Movil, Cuestion de economías de escala, Noviembre LatinWimax Sitio de noticias sobre WiMax referenciado de algunas fuentes de las consultadas para la elaboración de este articulo THELANDER, Michael W. - WiMax Oportunidades y desafíos en el mundo inalámbrico Julio 2005 URSEC - REGLAMENTO DE ADMINISTRACIÓN Y CONTROL DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO 2 de marzo de WIKIPEDIA.it Modificado por ultima vez el 11 de marzo de WIKIPEDIA.en WiMax FORUM - Eugene Crozier; Allan Klein s.f. 10

11 WiMAX FORUM -- Deployment of Mobile WiMAX Networks by Operators with Existing 2G & 3G Networks 2007 IEEE e - Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems 2005 IEEE Military Communications Conference, MILCOM Performance of Distributed Dynamic Frequency Selection Schemes for Interference Reducing Networks Oct

12 Anexo I Figura 1: Algunos de los dispositivos disponibles en Taiwán con compatibilidad WiMax que están siendo comercializados en este momento al público. (Fuente: WiMAX FORUM 2007) 12

13 Anexo II Tipología de la calidad de servicio Ejemplo de aplicación (UGS) (rtps) Unsolicited Grant Service Real-Time Polling Service VoIP Aplicaciones de video Non Real-Time Polling Service (nrtps) Extended Real-Time Polling Service (ErtPS) Best Effort (BE) Aplicaciones FTP VoIP con suppression de silencios Para flujo de datos donde no hay un nivel mínimo de servicio Tabla 1 (Por mas referencias sobre la calidad de servicio en WiMax ver IEEE,2006) 13