wi max y soluciones no estandar

WiMAX y Soluciones no Estándar

Desarrollado por: Ermanno Pietrosemoli, EsLaREd

Unidad 14

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

3

Índice

!   Introducción !   Estándares para redes Inalámbricas !   WiMAX !   Ejemplo de WiMAX en Venecia !   Soluciones no Estándar

!   Alvarion !   Canopy !   MIKROTIK

4

Estándares para redes Inalámbricas

WANWide Area Network

PANPersonal Area Network

LANLocal Area Network

MANMetropolitan Area Network

802.15

802.11

802.16d

802.20

802.16e

HiperPAN

HiperLAN

HiperMAN

HiperACCESS

IMT-2000

802.22

WANWide Area Network




802.15

802.11

802.16d

802.20

802.16e

HiperPAN

HiperLAN

HiperMAN

HiperACCESS

IMT-2000

802.22




802.15

802.11

802.16d

802.20

802.16e

HiperPAN

HiperLAN

HiperMAN

HiperACCESS

IMT-2000

802.22

IEEE

UIT

ETSI

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 802.16, sobre el que se basa WiMAX

6

IEEE 802.16

!   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

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

10/14/11 Pietrosemoli

8

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

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

11

IEEE 802.16

!   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

12

802.16 Versus 802.11

• 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 802.11n 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)

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 802.16

aprobada en 2004 !   En países con buena infraestructura de

telecomunicaciones, acceso móvil a voz y datos !   Basado en la enmienda e del estándar 802.16

aprobada en 2005

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 802.11


15

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

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,1997

18

WMM: WiFi Multimedia

!   Otra Limitación de WiFi es que no tenía mecanismos para ofrecer QoS.

!   Estos fueron incorporados con 802.11e, que establece 4 categorías de prioridad de tráfico !   Voz !   Video !   Mejor Esfuerzo !   Baja Prioridad

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 802.11 a y g pero inferior a la de 802.11n

!   La tasa de transmisión puede ser diferente en el canal de bajada y de subida, y para clientes cercanos y lejanos

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

21

WiBRO

22

WiBRO

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


24

Ejemplos de tasas de TX

Narrower channels also supported down to 1.25 MHz

CSMA Vs TDMA


25


26


27

QoS en 802.16 Unsolicited Grant Service (UGS)

Periodic interval, fixed sized packets; real time

Max. Sustained Traffic Rate, Max. Latency, Tolerated Jitter, RQ/TX Policy

T1/E1. VoIP with out silence suppression

real time Polling Service (rtPS) Extended rtPS Also supports S.Superssion

Periodic interval, variable sized packets, real time data stream

Minimum Reserved Traffic Rate, Max. Sustained Traffic Rate, Traffic Priority, Max. Latency, RQ/TX Policy

Video telephony, interactive video games, VoD/ AoD

Non real time Polling Services (nrtPS)

Variable-sized packet; delay-tolerant data stream

Minimum Reserved Traffic Rate, Max. Sustained Traffic Rate, Traffic Priority, RQ/TX Policy

High speed data transfer, MMS, WWW

Best Effort (BE) No minimum service level

Max. Sustained Traffic Rate, Traffic Priority, Max. RQ/TX Policy

FTP, WWW, e-mail


28

IEEE 8021.16m

n  Interfaz de aire mejorada n  Tasas de transmisión superiores a 100

Mbit/s para móvil y 1 Gb/s para fijo


29

8021.16m

30

Adjudicación de Espectro para WiMAX por UIT

http://www.dailywireless.org/2007/09/10/luxor-wimaxed/


31

Área de cobertura de la estación WiMAX en la laguna de Venecia

32

IEEE 802.22 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

33

Soluciones no Estándar

!   Alvarion !   Motorola Canopy !   Mikrotik !   Lobometrics

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 : http://www-imk.fzk.de/imk2/mira/Merida/Merida.html

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. http://www.cecalc.ula.ve/redbc/estaciones/estacion_pico_espejo_mars.html

36

Alvarion DS 5800, Pico Espejo

.

Double-click to add graphics

IDU

ODU

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

http://www.dailywireless.org/2007/10/10/

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

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

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

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 802.11 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

www.lobometrics.com

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

43

Conclusiones Los cinco puntos principales que usted debe recordar

de esta unidad se pueden resumir en: 1. El Estándar IEEE 802.16 es la base de WiMAX 2. Hay dos versiones de WiMAX, una orientada a

clientes fijos, basada en IEEE 802.16-2004 (802.16d) y otra para clientes móviles, basada en IEEE 802.16-2005 (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

44

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.

Conclusiones

wi max y soluciones no estandar

Technology