WiMAX y Soluciones no Estándar

Unidad 14
WiMAX y Soluciones no
Estándar
Desarrollado por:
Ermanno Pietrosemoli, EsLaREd
Objetivos
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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
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Índice
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Introducción
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Estándares para redes Inalámbricas
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WiMAX
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Ejemplo de WiMAX en Venecia
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Soluciones no Estándar
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Alvarion
Canopy
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MIKROTIK
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Estándares para redes
Inalámbricas
WAN
Wide Area Network
IEEE
IMT-2000
UIT
802.22
MAN
Metropolitan Area Network
802.20
802.16e
HiperMAN
HiperACCESS
802.16d
LAN
Local Area Network
802.11
HiperLAN
ETSI
802.15
HiperPAN
PAN
Personal Area Network
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Introducción
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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:
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! 
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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
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IEEE 802.16
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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
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•
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
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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
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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
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Pietros
emoli
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
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IEEE 802.16
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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
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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)
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Dos mercados distintos
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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.
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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
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WiMAX :
Wireless Microwave Access
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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
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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
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Pietros
emoli
WiMAX Fijo y Móvil
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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
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WiMax Vs WiFi
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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
Antena de Solectek,1997
limitación
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WMM: WiFi Multimedia
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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
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Voz
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Video
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Mejor Esfuerzo
Baja Prioridad
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Escalabilidad y Rendimiento
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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
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WiBRO
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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
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WiBRO
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WiBRO
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WiMAX es un estándar UIT
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Banda de extensión IMT-2000 entre 2,5
GHz y 2,69 GHz
Parte de los estándares IMT-2000
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W-CDMA
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CDMA- 2000
TD-SCDMA
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OFDMA TDD WMAN
! 
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Ejemplos de tasas de TX
Narrower channels also supported down to 1.25 MHz
03/07/10
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Pietros
emoli
CSMA Vs TDMA
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Pietrose
moli
10/14/11
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Pietrose
moli
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; delaytolerant 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 Max. Sustained
FTP, WWW, e-mail
level
Traffic Rate, Traffic
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Priority, Max. RQ/TX
03/07/10
Pietros
Policy
emoli
IEEE 8021.16m
n 
n 
Interfaz de aire mejorada
Tasas de transmisión superiores a 100
Mbit/s para móvil y 1 Gb/s para fijo
03/07/10
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Pietros
emoli
8021.16m
03/07/10
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Pietros
emoli
Adjudicación de Espectro
para WiMAX por UIT
http://www.dailywireless.org/2007/09/10/luxor-wimaxed/
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Área de cobertura de la estación
WiMAX en la laguna de Venecia
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Pietrose
moli
IEEE 802.22 y Cognitive Radio
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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
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Soluciones no Estándar
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Alvarion
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Motorola Canopy
! 
Mikrotik
! 
Lobometrics
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Alvarion
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! 
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
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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_m
ars.html
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Alvarion DS 5800, Pico Espejo
.
ODU
IDU
Double-click to add graphics
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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/
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Motorola Canopy
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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
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Cliente Motorola Canopy
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Gananacia de
26 dBi con el
reflector, 8 dBi
sin reflector
PoE
Protector contra
rayos en el UTP
Versiones para
WiMAX
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Mikrotik
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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
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Lobometrics
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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
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Inmunidad a la interferencia de
Canopy
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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
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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
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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.
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