Ingeniería de Sistemas

Es proporcionar una conexión de alta velocidad a internet sobre una zona de cobertura de varios kilómetros de radio

El objetivo

IEEE 802.16

Diseñado para ser empleado en redes metropolitanas y zonas rurales

Sustituto para conexiones de última milla

Cable modem

xDLS

Servicios T1 y E1

Fibra óptica

Solución de bajo costo a los

usuarios en sitos de difícil acceso

Acceso a redes de alta velocidad

Cliente residenciales y de negocios en aplicaciones de voz ,datos, video, etc.

Cubre bandas no-licenciadas y licenciadas

Características

Soporta múltiples

asignaciones de frecuencia con técnicas: OFDM, OFDMA

Punto-punto o punto-

multipunto Fijo y/o Móvil

Es independiente de protocolos de capas superiores.

Emplea técnicas modernas de autenticación y cifrado.

Utiliza de manera eficiente el ancho de banda

Soporta múltiples servicio en forma simultánea con total calidad de servicio

WiMAX Forum (1) se describe a sí mismo como una asociación sin ánimo de lucro creada en junio de 2001 para promover la adopción de equipos que cumplan el estándar IEEE 802.16 por parte de los operadores de sistemas de acceso inalámbrico de banda ancha. En agosto de 2006, más de cuatrocientas compañías de cincuenta países distintos se habían hecho miembros del Forum. Los miembros del consejo del WiMAX Forum son:

http://www.wimaxforum.org

Fabricantes de equipos: - Airspan Networks - Alvarion - Aperto Networks - Fujitsu - Intel Corporation (2,3) - Motorola - Samsung - ZTE Corporation

Operadores: - AT&T - British Telecom - KDDI - KT Corp - Sprint Nextel

Para promocionar con éxito la adopción de WiMAX

Arquitectura de red WiMAX Forum define la arquitectura de red y describe que la comunicación entre ellos puede ser con dispositivos WiMAX (red autónoma WiMAX) o bien con 3G o con cualquier otro tipo de red.

Interoperabilidad Disponiendo de una clara serie de estándares, como el IEEE 802.16, y un programa de certificación conocido como programa WiMAX Forum Certified™, WiMAX Forum trata de proporcionar una infraestructura inalámbrica de banda ancha tecnológica y económicamente sólida. Además, WiMAX Forum mantiene una base de datos de dispositivos compatibles (4) y permite que éstos usen el logotipo WiMAX Forum Certified™.

Mercadotecnia

• Esto permite que limitaciones de tipo geográfico sean superadas con facilidad.

• Lograr acceso inalámbrico de banda ancha para permitir el rápido desarrollo de hotspots donde la línea de vista no este disponible.

• Permitir acceso inalámbrico con nivel de servicio DSL a hogares o empresas tipo SOHO, que disponen de redes LAN/WLAN y requieren acceso de alta velocidad.

• Proporcionar a pequeños o medianos negocios con redes de área local propias, acceso de banda ancha en zonas rurales o apartadas, con niveles de servicio tipo T1, E1 o fraccional.

Aplicaciones comerciales se encuentran:

1. Banda ancha inalámbrica fija para mercados emergentes (red de

colegios en Macedonia (7), E-MAX (8) en Perú); para comunidades rurales y mal abastecidas en mercados desarrollados (conexión sin línea telefónica (9) en Estados Unidos) y para conectividad empresarial de alta velocidad (iberbanda en España).

2. Hotspots Wi-Fi y redes de retorno celulares. 3. Telefonía móvil:

Por ejemplo, Korea Telecom WiBro (https://www.youtube.com/watch?v=Gso2WTCLC98).

Wi-Fi 802.11 WiMax 802.16

Max. Speed 54 Mbps 100 Mbps

Área de cobertura ~90𝑚 ~80𝐾𝑚

Licencias No Licenciadas No Licenciadas (5.8 GHz, 8 GHz y 10 GHz) Licenciadas ( 2.3GHz y 3.5 GHz)

IEEE estándar 802.11 a/b/g 802.16 a/d/e

Radio ~100𝑚 ~8𝐾𝑚

Data Rate 11- 54 Mbps

~100𝑀𝑏𝑝𝑠

Point-to-point AP Base Station

Caractertisticas • IEEE 802.11 tiene un canal fijo de ancho de banda de 20 MHz

• El costo es reducido • El nivel del rendimiento real

dependerá de la existencia de línea de vista, distancia, interferencia y otros factores

• IEEE 802.11e soportará solo una limitada priorización en una única conexión entre el punto de acceso IEEE 802.11 y la estación

• Soporta modulación adaptable • Soporta aplicaciones como video y voz

en un mismo canal. • Utiliza antenas inteligentes que mejoran

la eficiencia espectral • Es más económica que las redes

cableadas como son las basadas en fibra óptica

• Interferencias ambientales • QoS en base a cada flujo de datos,

permitiendo que múltiples conexiones entre una estación suscriptora y una estación base puede tener diferentes niveles de QoS

¿CUÁLES SON LOS NIVELES DE LAS RADIACIONES DE LAS ESTACIONES BASE Y OTROS COMPONENTES DE LOS SISTEMAS WiMAX?

La exposición de las personas a esta tecnología es comparable con la generada por los sistemas de telefonía móvil, para las estaciones base WiMAX en sentido descendente (downlink), encontrándose los niveles máximos entre 0.1 y 1% de los límites ICNIRP poblacionales. Para el sentido de subida (uplink) no sobrepasan el 1% en el caso de los puntos de acceso.

Evolución del Estándar 802.16 Agosto de 1998 National Wireless Electronic Systems Testbed

IEEE 802.16-2001 Define la interfaz aérea en las capas MAC y PHY del modelo de referencia OSI. Se armoniza con el estándar ETSI HiperACCESS para frecuencias entre 10 y 66 GHz.

IEEE 802.16a-2003 Armoniza con el estándar lo hace con ETSI HiperMAN, para frecuencias menores a 11GHz (2-11GHz)

IEEE 802.16b Bandas de frecuencia de 10 – 66GHz

IEEE 802.16d-2004 Revisa y consolida los estándares previos en relación con sistemas fijos. (punto-punto)

IEEE 802.16e -2005 Trata sobre la interacción de sistemas fijos con sistemas móviles en la capa física PHY y MAC para operación en bandas licenciadas y no licenciadas. (punto-multipunto)

IEEE 802.16f Define la MIB (Management Information Base) para las capas PHY y MAC, y los procedimientos de administración asociados.

Noviembre de 2006 IEEE contribuyó a la ITU-‐R Adicionó una nueva interface de radio designada como IP-‐OFDMA

Velocidades superiores a 40Mbps

Velocidades superiores a 15Mbps Roaming

Documentos en Borrador y Bajo Desarrollo

• IEEE Std 802.16-‐2012 (P802.16n Project): redes de alta confiabilidad. • IEEE Std 802.16.1-‐2012 (P802.16.1a Project): redes de alta confiabilidad.

Estándares Activos

IEEE 802.16-2012: revisión del estándar IEEE 802.16, incluidos los estándares IEEE 802.16h, IEEE 802.16j, y el

estándar IEEE 802.16m (excluyendo la interfaz de radio WirelessMANAdvanced, la cual fue movida al IEEE

802.16.1). Este estándar fue publicado el 17 de Agosto de 2012.

IEEE 802.16.1b: agrego al estándar IEEE 802.16.1-‐2012 mejoras para el soporte de aplicaciones máquina-a-máquina. A probado el 2012-‐09-‐30.

WiMAX puede formar parte de una red de telecomunicaciones

FIJO sustituye a los cables de cobre que le conectan con su proveedor de servicios de teléfono, Internet o televisión.

MÓVIL sustituye a la red de telefonía móvil (2G, 2,5G o 3G) para las comunicaciones de voz y datos.

Una instalación mínima de WiMAX consta de dos partes:

1. Una estación base WiMAX, similar en concepto a una torre de telefonía móvil o a un punto de acceso Wi-Fi.

2. El dispositivo del cliente es un receptor WiMAX o equipamiento local de usuario (CPE, en inglés). Cambia en función de la aplicación: puede tratarse de un aparato de teléfono, un sistema de abonado o, en el futuro, un ordenador de sobremesa o portátil con WiMAX integrado.

https://www.youtube.com/watch?v=Tzna27LgBSk

Non LineOfSight-NLOS

• Tecnología OFDM. • Sub-Canalización • Antenas

direccionales • Diversidad de

transmisión y recepción

• Modulación adaptativa

• Técnicas de corrección de error.

• Control de potencia.

Hardware de WiMAX

Estación base El tipo de antena utilizado depende de la arquitectura de red de WiMAX. Para conexiones punto-a-punto (PTP) se suele optar por una antena direccional de panel

Receptor

Teléfonos PDA WiBro

Un CPE exterior es un dispositivo de LoS (línea visual), y como tal ofrece un rendimiento mejor que el de un CPE exterior. La señal no tiene que atravesar paredes ni ventanas para llegar al receptor. Tiene el inconveniente de que su instalación es más complicada y costosa, porque debe ser resistente al agua.

CPE exterior e interior

CPE exterior – Airspan ProST

CPE interior – Airspan EasyST

Topologías

1. PMP (Point-to-Mulipoint)

Es una topología centralizada, en donde la BS es el centro del sistema y el tráfico solo entre la BS y los SS’s. la arquitectura Punto - Multipunto representa la arquitectura más extendida que permite al operador de red alcanzar el mayor número de usuarios al menor coste y limita el número de routers y switches necesarios para operar la red. Esta topología ha sido recomendada en ocasiones también para su uso en bandas milimétricas.

2. Mesh (malla):

El tráfico puede ser ruteado hacia otra SS, mientras que las BS pueden hacerlo solo entre SS’s.

Sus elementos se denominan nodos.

Cada estación puede crear su propia comunicación, con cualquier otra estación en la red,no se restringe solo a establecer comunicación con la SS.

Su ventaja es que el alcance de la BS puede ser más grande dependiendo del número de saltos a la SS más lejana. Cada nodo recibe un identificador de 16 bits o Node ID.

Características del Protocolo 802.16 Capa Física basada en OFDM Supera los problemas de propagación

Grandes Picos de tasa de datos Velocidades de 25Mbps bajada/ 6,7 Mbps de subida

Escalabilidad en el ancho de banda y tasa de datos

Arquitectura de la capa PHY es escalable Escalabilidad es dinámica para soportar el roaming.

Modulación y codificación adaptiva Soporta cualquier tipo esquema de modulación y mecanismos de control de errores.

Retransmisión en la capa de enlace Soporta ARQ

Soporta TDD y FDD Flexibilidad de elegir la velocidad de subida/bajada

OFDMA Agrupa en subportadoras en subcanales

Soporta técnicas avanzadas de antenas Técnicas basadas en múltiples antenas, codificación en tiempo-espacio y multipleaxación

Soporte de QoS Diseñado para soportar gran número de usuarios con múltiples conexiones por terminal .

Movilidad Mecanismos para soportar traspasos seguros y ahorro de energía .

Arquitectura basada en IP Plataforma IP

Multiplexación por división de frecuencia Multiplexación por división del tiempo -‐ TDM

Modulación adaptativa Permiten enviar más bits por símbolo y, por tanto, alcanzar un mayor throughput y eficiencia espectral.

Permite que un sistema inalámbrico pueda escoger el orden de modulación en función de las condiciones del canal

A mayor distancia de la estación base menor es el orden de modulación, pasando por las siguientes técnicas: 64QAM, 16QAM, QPSK y BPSK. Así, el sistema para trabajar en 64QAM necesita unos 22 dB de relación señal a ruido, para 16QAM son necesarios unos 16 dB y para QPSK 9 dB

Tecnologías de software definido por radio (SDR) Es utilizado para describir aquellas radios que proporcionan un control por software de una variedad de técnicas de modulación, operaciones en banda ancha o estrecha, funciones para asegurar las comunicaciones

El concepto está basado en el uso de una plataforma hardware sencilla que, con la característica de ser definida por software la radio, permite que: • Los usuarios pueden escoger las características que quieren, independiente del dispositivo que esté utilizando. • Los operadores pueden diferenciarse al ofrecer servicios sin tener que realizar cambios masivos de equipamiento. • Los suministradores de infraestructuras/hardware pueden rebajar el coste y asegurar la inversión mediante el uso de una plataforma hardware común. • Los desarrolladores de aplicaciones incrementan el valor sin tener que depender del tipo de equipamiento. • Los proveedores de terminales puede añadir características, mejoras y capacidades para mejorar su situación en el mercado.

Las smart antennas proporcionan beneficios en términos de capacidad y funcionamiento respeto a las antenas estándares, ya que pueden adaptar su patrón de radiación para adecuarse a un tipo determinado de tráfico o a entornos difíciles.

Antenas Inteligentes

• Antenas de array en fase o multihaz: Pueden usar un número de haces fijos escogiendo el más adecuado o con un haz enfocado hacia la señal deseada que se mueve con ella. • Array de antenas adaptativas: Utilizan múltiples elementos de antena que gestionan la interferencia y ruido recogido con el objetivo de maximizar la recepción de la señal. El patrón del haz varía con el entorno del canal.