IEEE 802.16 o WiMAX El IEEE creó en julio de 1999 el comité 802.16 para la estandarización de redes metropolitanas inalámbricas El primer estándar se aprobó a finales de 2001 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 HFC para el acceso de la última milla. Aunque en realidad su verdadero competidor es 3G. 1

Evolución de los estándares 802.16 Estándar 802.16, 802.16a, 802.16c 802.16d (802-16-2004) 802.16e Completado 2001, 2002, 2003 Julio 2004 7 Dic. 2005 Frecuencias 10-66 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 20-28 MHz 1,75-20 MHz 1,25-20 MHz Caudal Hasta 134 Mb/s Hasta 70 Mb/s Hasta 35 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 2

Non-Line-Of-Sight (NLOS) 3

Categorías QoS... Unsolicited Grant Service Real-Time Polling Service Non Real-Time Polling Service Extended Real-Time Polling Service Voice with Activity Detection (VoIP) Best-Effort Service 4

Topología 802.16 Conexiones punto a punto. Equivalen a los puentes inalámbricos de 802.11. 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. 5

Enlace punto a punto U N I V E R S I T Y Equivalente a enlace dedicado. Antenas altamente direccionales Alta frecuencia, alcance limitado 6

Punto multipunto Sector (60º) Antena sectorial direccional (60º) Antena plana direccional (16x16 cm) Estación base 7

Topología de una red WiMAX Fibra óptica Estación Base Enlace punto a punto WiMAX entre dos estaciones base Sectores de 60º NOC (Network Operations Center) 8

Estructura celular WiMAX En una arquitectura típica de zonas rurales cada estación base tendría tres antenas sectoriales de 120º que cubrirían un radio de 8 Km y abarcarían un área de unos 200 Km 2 En zonas suburbanas el radio sería de unos 3 Km, para aumentar el rendimiento y mejorar la cobertura En zonas con alta densidad de población los sectores serían de 60º y habría hasta tres antenas por sector (18 en total) para aumentar aun más la capacidad 9

Configuración típica 10

Instalación residencial... 11

...Instalación residencial 12

Utilización de frecuencias En WiMAX se contempla el uso de frecuencias con licencia y sin licencia (banda ISM): Las frecuencias con licencia (principalmente 3,5 GHz) son para uso exclusivo de operadores Las frecuencias sin licencia (2,5 y 5 GHz) son para el uso de particulares, así como de operadores en experiencias piloto o áreas rurales. 13

Ventajas con respecto a RAR Despliegue rápido y 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 rurales (2-150 viv./km 2 ) o suburbanas (150-300 viv./km 2 ) donde HFC, y a veces ADSL no están disponibles. 14

Desventajas con respecto a RAR Suelen quedar puntos con mala cobertura. Normalmente se aspira a 80-90% de cobertura. Es difícil garantizar una disponibilidad del 100%. La señal de RF puede no llegar por bloqueos, dispersión, humedad, interferencias, etc. 15

Implantación de WiMAX 802.16e será la alternativa a las redes móviles 3G para ofrecer acceso móvil a Internet (más capacidad a menor costo). Puede actuar como complemento de Wi-Fi o reemplazarlo completamente El estándar 802.16e se aprobó en diciembre de 2005. Ya hay en el mercado productos certificados para este estándar La primera red WiMAX móvil (802.16e) se ha puesto en servicio en Corea del Sur en 2006. Ofrece conexiones a Internet móviles de 18/4M por $22 al mes. Se están desarrollando redes similares en otros países 16

WiMAX vs WIFI Las técnicas de transmisión utilizadas por WiMAX (especialmente en 802.16e) son más avanzadas y eficientes que la de WiFi. WiMAX ofrece mayores alcances y rendimientos, normalmente con menor interferencia, con o sin visión directa El protocolo MAC de WiMAX (similar al de redes HFC) es más eficiente y ordenado que el de WiFi. Hay garantía de QoS y seguridad. 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 17

WiMAX vs Wi-Fi Alcance: Wi-Fi está optimizado para usuarios en un radio de 100 m (se pueden añadir puntos de acceso o incrementar la ganancia de las antenas para conseguir mayor alcance), mientras que WiMAX está optimizado para tamaños de celda entre 7 y 10 km y puede llegar a tener alcances de 50 km. 18

IEEE 802.11s o Redes Mesh Usadas para ofrecer servicios en redes municipales. Auto-configurables, auto-reparables y seguras. La comunicación entre dos nodos puede ir más allá del rango de cobertura de cualquier nodo individual --> enrutamiento multisalto. Supera las limitaciones de cobertura/implantación de WIFI. 19

Definición de redes mesh Conjunto autónomo de router móviles, conectados por enlaces inalámbricos que no precisan infraestructura fija. Cada nodo transmite una señal baja capaz de alcanzar a los vecinos, cada uno de los cuales lo retransmite al siguiente nodo hasta llegar la destino. Capacidad de circundar un gran obstáculo. 20

Topología de una red mesh 21

Topología híbrida 22

Nacimiento de las redes mesh Surgieron para cubrir las necesidades de comunicación de los ayuntamientos y servicios de emergencia, pero se están posicionando como alternativa gratuita y de bajo coste para proporcionar servicios de banda ancha. No necesitan un cableado de la red de retorno (backhaul). 23

Características de las redes mesh Pueden utilizar un único dispositivo radio (APs baratos) --> contienda alta, redes planas, bajo rendimiento. Los sistemas multiradio utilizan un canal para enlaces Wifi (802.11 b/g) y otros para enlaces malla con otros Aps (802.11 a). El estandar 802.11s reemplaza tecnologías propietarias de comunicación entre APs. 24

Características de las redes mesh Robustez debido a la presencia de enlaces redundantes. Topología dinámica frente a reconfiguraciones. Ancho de banda limitado. Integra una subcapa de seguridad. Canales de comunicación basados en modulación y comunicación adaptativas. 25

Enrutamiento en redes mesh Es necesario contar con un protocolo de enrutamiento que permita transmitir la información hasta su destino con el mínimo número de saltos. Es resistente a fallos, pues la caída de un solo nodo no implica la caída de toda la red. 26

Red de retorno o backhaul La tecnología mesh, siempre depende de otras tecnologías complementarias, para el establecimiento de backhaul. Los saltos entre nodos provocan retardos, que se van añadiendo uno tras otro,de forma que a partir de 5 saltos, pueden superar los 150 milisegundos y hacer que los servicios sensibles al retardo, como la telefonía IP, no sean viables. 27

WiMAX como backhaul... La utilización de Wimax 5,4 Ghz puede ser una solución de backhaul, aceptable para fortalecer el alcance de mesh, pero en muchos casos supone la renuncia a la banda 5,4 Ghz, para dar accesos a usuarios. 28

...WiMAX como backhaul Utilizando tecnologías licenciadas (por ejemplo 802.16, en la banda de 3,5Ghz), para la creación del backhaul, es posible ofrecer accesos a los usuarios en 2,4 Ghz y en 5,4 Ghz. Esto posibilita que los usuarios dispongan del 80% mas de canales libres, aumentando el numero de usuarios concurrentes en un 60-80%. 29

Redes Mesh en españa Sólo en Avilés, en 2007, y en Zaragoza, en 2008, se han desarrollado grandes redes Mesh municipales con soporte para ToIP, VoIP y movilidad gracias al impulso de ambos Ayuntamientos. La CMT establece unos claros criterios sobre cómo prestar servicios al ciudadano para no entrar en competencia desleal. 30

Limitaciones Capacidad limitada Menor robustez que las soluciones basadas en cable. Gestión más ineficiente del ancho de banda. 31

Aplicaciones de las Metro Wi-Fi Gestión Inteligente de la Movilidad Urbana E-turismo Control semafórico y mantenimiento de mobiliario público Sistemas inteligentes de transporte público... 32

Posibles ataques a una red mesh Los ataques pueden ser externos (integridad y denegación de servicio) o internos. Tipos: Imitación: spoofs de nodos. Sinkhole: descarte de paquetes Wormhole: confidencialidad Sybil: perdida de capacidad de tolerancia a fallos Privación del sueño: bateria DoD e inundación. 33

Conclusiones... Tecnológicamente las redes WiMAX presentan grandes ventajas con respecto a WiFi: QoS, cobertura, caudal, eficiencia del espectro, seguridad,... WiFi está mucho más asentada y disponible en la mayoría de dispositivos móviles a un precio muy económico. 34

...conclusiones Las redes mesh cubren parte de las deficiencias de WiFi. La tecnología WiMAX puede favorecer el despliegue de estas redes. De momento estan destinadas a convivir y complementarse. El éxito de estas redes está en los servicios que puedan llegar a ofrecer. 35