Unidad 14
WiMAX y Soluciones no Estándar Desarrollado por: Alberto Escudero Pascual, IT +46 y Ermanno Pietrosemoli, EsLaREd
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
TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Versión final. Octubre 2007
2
Índice Introducción Estándares para redes Inalámbricas WiMAX Soluciones no Estándar ✔ ✔ ✔ ✔
Alvarion Canopy MIKROTIK Lobometrics TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Versión final. Octubre 2007
3
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
4
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 5
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 6
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
7
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 8
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
9
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 Canales de ancho de banda variable Mejor eficiencia espectral, ~5 bps/Hz (802.11n tiene mejor eficiencia espectral) 10
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 11
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
12
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 13
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 14
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 15
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
16
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
17
WiBRO
18
WiBRO
19
WiBRO
20
WiMAX ahora 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
21
Nueva adjudicación de Espectro para WiMAX por UIT
Potencial de alcanzar 2,7 millardos de personas http://www.dailywireless.org/2007/09/10/luxor-wimaxed/ 22
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
23
Soluciones no Estándar Alvarion Motorola Canopy Mikrotik Lobometrics
24
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
25
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_ma
26
Alvarion DS 5800, Pico Espejo ODU
IDU
27
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/ 28
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
29
Estación Base Motorola Canopy
30
Cliente Motorola Canopy Gananacia de 26 dBi con el reflector, 8 dBi sin reflector PoE Protector contra rayos en el UTP Versiones para WiMAX 31
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
32
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
33
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
34
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 35
Conclusiones 2.WiFi es más accesible para organizaciones que quieran instalar su propia infraestructura, mientras que WiMAX normalmente es instalado por una empresa especializada 3. 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.
36
