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PROYECTO FINAL DE INGENIERÍA

“Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX): Evolución, principios de funcionamiento y su aplicación práctica

Alumnos: Capisto, Carlos Mariano – LU: 95180 Hidalgo, Nicolás Eduardo – LU: 94799 Ingeniería en Comunicaciones

Tutor: Ing. Filipich, Juan, UADE

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- Proyecto Final de Ingeniería Worldwide Interoperability for Microwave Access (Wi MAX): Evolución y principios de funcionamiento

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PAG. 2 de

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“Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX):

Evolución, principios de funcionamiento y su aplicación práctica ”

Contenidos: Parte I DESCRIPCIÓN DEL ESTADO DEL ARTE 1. Introducción a la banda ancha inalámbrica............................................................................................5

1.1. Evolución a la banda ancha inalámbrica ................................................................................... 7 1.1.1. Sistemas de banda angosta: Bucle de abonado inalámbrico (WLL) . ....................... ............ ........... 9 1.1.2. Sistemas de banda ancha de primera generación ..................................................... 10 1.1.3. Sistemas de banda ancha de segunda generación ............ ...................................... ................ ......................... ... 1.1.4. Aparición de la tecnología basada en estándares ..................................................... 12

1.2. WiMAX y otras tecnologías de banda ancha inalámbrica .........................................................13 1.2.1. Sistemas celulares 3G ............................................................................................... 14 1.2.2. Sistemas Wi-Fi ......................................................................................................... 15 1.2.3. WiMAX Vs 3G y Wi-FI ........................................................................................... 16 1.2.4. Otros sistemas en comparación ................................................................................ 19

2. Visón general de WiMAX ........................................................................................................................ 2

2.1. Antecedentes sobre el estándar IEEE 802.16 y WiMAX .......................................................... 21

2.2. Características salientes de WiMAX ......................................................................................... 23

2.3. La capa física (PHY Layer) ....................................................................................................... 26 2.3.1. Principios de la modulación OFDM ......................................................................... 27 2.3.2. Sub-canalización: OFDMA ...................................................................................... 30 2.3.3. Modulación adaptativa y codificación en WiMAX ..................................................

2.4. La capa de acceso al medio (MAC Layer) ................................................................................ 33 2.4.1 Movilidad .................................................................................................................. 3 Sign up to vote on this title



2.5. Interferencias ............................................................................................................................. 3 Useful  Not useful 2.5.1. Interferencia Multicamino (Multipath)  ..................................................................... 2.5.2. Interferencia Inter-simbolo (ISI) .............................................................................. 37

2.6. Mitigando la Interferncia - Sistemas de Antena - ...................................................................... 38

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“Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX):

Evolución, principios de funcionamiento y su aplicación práctica ”

Contenidos: Parte I DESCRIPCIÓN DEL ESTADO DEL ARTE 1. Introducción a la banda ancha inalámbrica............................................................................................5

1.1. Evolución a la banda ancha inalámbrica ................................................................................... 7 1.1.1. Sistemas de banda angosta: Bucle de abonado inalámbrico (WLL) . ....................... ............ ........... 9 1.1.2. Sistemas de banda ancha de primera generación ..................................................... 10 1.1.3. Sistemas de banda ancha de segunda generación ............ ...................................... ................ ......................... ... 1.1.4. Aparición de la tecnología basada en estándares ..................................................... 12

1.2. WiMAX y otras tecnologías de banda ancha inalámbrica .........................................................13 1.2.1. Sistemas celulares 3G ............................................................................................... 14 1.2.2. Sistemas Wi-Fi ......................................................................................................... 15 1.2.3. WiMAX Vs 3G y Wi-FI ........................................................................................... 16 1.2.4. Otros sistemas en comparación ................................................................................ 19

2. Visón general de WiMAX ........................................................................................................................ 2

2.1. Antecedentes sobre el estándar IEEE 802.16 y WiMAX .......................................................... 21

2.2. Características salientes de WiMAX ......................................................................................... 23

2.3. La capa física (PHY Layer) ....................................................................................................... 26 2.3.1. Principios de la modulación OFDM ......................................................................... 27 2.3.2. Sub-canalización: OFDMA ...................................................................................... 30 2.3.3. Modulación adaptativa y codificación en WiMAX ..................................................

2.4. La capa de acceso al medio (MAC Layer) ................................................................................ 33 2.4.1 Movilidad .................................................................................................................. 3 Sign up to vote on this title

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2.5. Interferencias ............................................................................................................................. 3 Useful  Not useful 2.5.1. Interferencia Multicamino (Multipath)  ..................................................................... 2.5.2. Interferencia Inter-simbolo (ISI) .............................................................................. 37

2.6. Mitigando la Interferncia - Sistemas de Antena - ...................................................................... 38

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- Proyecto Final de Ingeniería Worldwide Interoperability for Microwave Access (Wi MAX): Evolución y principios de funcionamiento PAG. 3 de

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Parte II PLAN DE NEGOCIOS

3. Introducción............................................................................................................................................... 4

4. Descripción De Una Necesidad Concreta ................................................................................................ 4

5. Propuesta Para la Necesidad Detectada .................................................................................................. 4

5.1. Propuesta Técnica....................................................................................................................... 4

6. Análisis de Diferentes Proveedores .......................................................................................................... 4

6.1. Presentación de Proveedores...................................................................................................... 49

6.2. Cuadros comparativos................................................................................................................ 4 6.2.1. Marca: Siemens/Nokia - Producto: WayMAX.......................................................... 6.2.2. Marca: Alvarion - Producto: BrezeeMAX................................................................ 51 6.2.3. Marca: Motorota - Producto : Moto Wi4.................................................................. 52 6.2.4. Marca: Samsung - Producto : FastLeader................................................................. 53 6.2.5. Marca: Alcatel-Lucent - Producto : Evolium 9100................................................... 54

6.3. Elección del Proveedor............................................................................................................... 55

7. Descripción de la Red de Acceso Inalámbrica Adoptada ...................................................................... 56

7.1. Alcatel 9116 Base Station..............................................................…........................................ 57 7.1.1. Concepto Básicos...................................................................................................... 58 7.1.2. Arquitectura General................................................................................................. 59 7.1.3. Interfaces................................................................................................................... 6 7.1.4. Parámetros del Sistema.............................................................................................. 7.1.5. Configuración de Antenas......................................................................................... 62 7.1.6. Características Principales y Datos Técnicos............................................................ 63 Sign up to vote on this title

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7.2. Alcatel 9116 WiMAX Acces Network Controller..........................................................……... 64 7.2.1. Arquitectura de Red y Conectividad a diferentes 65  UsefulRedes...........................................  Not useful 7.2.2. Arquitectura Funcional.............................................................................................. 66 7.2.3. Arquitectura del Hardware........................................................................................ 67 7.2.4. Otras Características.................................................................................................. 68

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8. Análisis Tecno-Economico del Caso de Negocio..................................................................................... 7 8.1. Mercados....................................................................................................................................

8.2. Consideraciones y Premisas del Caso de Negocio..................................................................... 7 8.2.1. Datos demográficos................................................................................................... 7 8.2.2. Servicios.................................................................................................................... 8.2.3. Tasa de Adopción de Mercado.................................................................................. 7 8.2.4. Bandas de Frecuencia................................................................................................ 8 8.2.5. Escenarios Geográficos para el Análisis del Caso de Negocio................................. 8

8.3. Calculo de Enlace (Link Budget) .............................................................................................. 8 8.3.1. Parámetros del Link Budget ..................................................................................... 8 8.3.1.1. Potencia de Transmisión ......................................................................... 8 8.3.1.2. Pérdidas por Coaxiles y Conectores ........................................................ 8 8.3.1.3. Ganancias de las Antenas ........................................................................ 8 8.3.1.4. Potencia Isotrópica Radiada Equivalente (PIRE) ........ ............................ 8.3.1.5. Margen del Enlace ................................................................................... 8 8.3.1.6. Penetración Indoor .................................................................................. 8 8.3.2. Path Loss .................................................................................................................. 8 8.3.2.1. Modelo de Propagación ERCEG ............................................................. 8 8.3.3. Cálculo del “Link Budget” ....................................................................................... 8 8.3.3.1. DOWNLINK para CPEs de INDOOOR ................................................. 8 8.3.3.2. DOWNLINK para CPEs de OUTDOOR ................................................ 9 8.3.3.3. UPLINK para CPEs de INDOOR ........................................................... 9 8.3.3.4. UPLINK para CPEs de OUTDOOR ....................................................... 9 You're Reading a Preview

8.4. Costo de Capital (CAPEX)......................................................................................................... 9 Unlock full access with a free trial. 8.4.1. Equipamiento CPE (Customer Premise Equipment)..........................................…...10

8.5. Costos Operativos (OPEX).......................................................................................................10 Download With Free Trial

8.6. El Caso de Negocios.................................................................................................................10

9. Resumen y Conclusiones..........................................................................................................................108 Sign up to vote on this title

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10. Bibliografia..............................................................................................................................................110

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11. ANEXOS..................................................................................................................................................111

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Parte I DESCRIPCIÓN DEL ESTADO DEL ARTE 1. Introducción a la banda ancha inalámbrica La banda ancha inalámbrica se ubica dentro de los dos te mas mas relevantes en la industria de las telecomunicaciones de los últimos años. Tanto la tecnología “wireless”, como los accesos de banda ancha, vienen gozando de una gran aceptación masiva por parte del mercado. Los servicios celular es a nivel mundial crecieron de 11 millones de abonados en 1990 a mas de 2 mil millones en 2005 (Fuente: ITU. Telecommunications indicators update 2004. www.itu.int/ITU-D/ict/statistics/ ). Durante el mismo periodo, la Internet paso de ser una curiosa herramienta académica a tener aproximadamente mil millones de usuarios. Este asombroso crecimiento de Internet esta siendo impulsado por la demanda de servicios de acceso de mayor velocidad, lo cual trae aparejado un crecimiento e n paralelo en la elección de la banda ancha. En menos de una década la suscripción mundial a la banda ancha creció de prácticamente cero a mas de 20 millones. Antes de abordar el tema de la banda ancha inalámbrica, revisemos el estado del acceso de banda ancha actual. Tanto la tecnología DSL (Digital Subscriber Line), la cual permite entregar ancho de banda sobre un par trenzado telefónico, como la de Cablemodem, la cual utiliza el cable coaxil de la red de la operadora de TV, son ,hoy por hoy, las tecnologías predominantes en el mercado masivo del acceso de banda ancha. Ambas tecnologías le provee a cada usuario normalmente unos pocos megabits por segundo , pero los continuos avances están haciendo posible entregar algunas decenas de Mb/s. Desde los despliegues iniciales, a fines de la década del ´90, estos servicios experimentaron un considerable crecimiento. Existen hoy en EEUU mas de 50 millones de abonados de banda ancha, siendo mas de la mitad, usuarios 1, mundialmente esta cantidad es más de residenciales de Internet . Como se puede observar en la Figura You're Reading a Preview 200 millones en la actualidad y se proyecta un crecimiento de mas de 400 millones para el 2010. La posibilidad de una solución inalámbrica parafull la banda acelerar en forma potencial éste Unlock access ancha with apodría free trial. crecimiento. Las aplicaciones que también incentivan este crecimiento pueden ser: la forma de como compartimos actualmente información, la búsqueda de contenido de entretenimiento, como hacer nuevos negocios, etc. Download With Free Trial


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El acceso de banda ancha no solo posibilita navegar en l a web y descargar archivos mas rápidamente, sino que le abre paso a muchas aplicaciones multimedia, tales como el streaming ( 1) de audio y video en tiempo real, conferencia multimedia, y juegos interactivos. Las c onexiones de banda ancha también están siendo utilizadas para telefonía a través de tecnología voz-sobre-IP (conocido como VoIP). Sistemas de acceso de banda ancha mas avanzados, tal como la fibra-hasta-el-hogar (FTTH), o el bucle de abonado digital de alta velocidad (Very hihg data rate digital subscriber line o VDSL), permiten además aplicaciones tales como videos de alta calidad, incluyendo Televisión de alta definición (HDTV) y video bajo demanda (VoD). Mientras que el mercado de banda ancha continué creciendo, nuevas aplicaciones irán emergiendo por lo que no es tan fácil predecir que sucederá en el futuro. Por lo tanto el concepto de banda ancha inalámbrica es si mplemente brindar la experiencia de la banda ancha en un contexto inalámbrico, lo cual le ofrecerá a los usuarios finales tanto conveniencia como beneficios únicos. Existen fundamentalmente dos tipos diferentes de servicios de banda ancha inalámbrica . El primer tipo intenta proveer una serie de servicios similar al de la tradicional banda ancha ¨fija¨ pero usando el aire como medio de transmisión. Este tipo, llamado banda ancha inalámbrica fija, se puede entender como un competidor directo del DSL o Cablemodem. El segundo tipo de banda ancha inalámbrica, llamado banda ancha móvil, ofrece adicionalmente las funcionalidades de: Portabilidad, Nomadicidad y Movilidad ( 2) (1) Streaming es un término que se refiere a ver u oír un archivo directamente en una página web sin necesidad de descargarlo antes al ordenador o computador. Se podría describir como hacer click y obtener. En términos más complejos podría decirse que describe una estrategia sobre demanda para la distribución de contenido multimedia a través del internet. Un claro ejemplo de esto es el caso de youtube.

You're Reading a Preview

(2) Nomadicidad implica la posibilidad de conectarse a la red desde diferentes lugares a través de diferentes estaciones base, MovilidadUnlock implica posibilidad una conexión activa mientras el fulllaaccess with a de freemantener trial. usuario se mueve

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1.1. Evolución a la banda ancha inalámbrica La banda ancha inalámbrica surge de la necesidad de contar con una alternativa competitiva de la tradicional banda ancha cableada. Estimulado por la des-regularización de la industria de las comunicaciones (tanto en la Argentina como en gran parte del mundo), como así también el rápido crecimiento de Internet, muchos operadores encontraron conveniente a la solución inalámbrica como medio para invadir zonas cautivas por otros competidores. Un caso c onocido es el de Telecom que quiso “invadir” terreno de su competidora Telefónica utilizando la tecnología de bucle de a bonado inalámbrico (WLL). En el transcurso de la última década, se desarrollaron algunos sistemas de acceso inalámbricos, principalmente debido a que muchas empresas consideraban atractiva la posibilidad de desplegar nuevas redes a un relativo bajo costo. Estos sistemas varían básicamente en sus capacidades, protocolos, utilización del espectro, aplicaciones que puede soportar y otros parámetros. Algunos sistemas l ograron ser implementados exitosamente pero normalmente estuvieron limitados a unos pocos mercados. Estos sistemas wireless no habían logrado trascender en forma popular debido a la fragmentación de la industria a la hora de adoptár un estándar en común. Con la aparición de WiMax, como una tecnología estándar, se espera revertir este paradigma. A continuación realizaremos una breve revisión sobre la evolución del acceso inalámbrico. E n la Tabla 1 se pueden encontrar los hitos mas relevantes, ordenados en forma cronológica, en relación al desarrollo de la banda ancha inalámbrica. La tecnología WiMax atravesó por 4 etapas durante su e volución, no necesariamente siempre bien definidas ni secuenciales:

1- Sistemas de banda angosta: bucle de accesoReading local vía radio (WLL) You're a Preview 2- Sistemas de banda ancha de primera generación Unlock full access with a free trial. 3- Sistemas de banda ancha de segunda generación sin línea de vista (NLOS) Download With Free Trial 4- Aparición de la tecnología basada en estándares


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Tabla 1 Fechas importantes en el desarrollo de la banda ancha inalámbrica

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1.1.1. Sistemas de banda angosta: bucle de abonado inalámbrico (WLL) La primera aplicación para la cual se desarrollo e implemento la primera alternativa inalámbrica fue para la telefonía de voz. Éste sistema llamado bucle de abonado inalámbrico (en ingles: wireless local loop o WLL), fue bastante exitoso y se llego a desarrollar en muchos países como en China, India, Brasil y Rusia entre otros; estos lugares se vieron desbordados por las necesidades de servicios de t elefonía básica las cuales no se podían satisfacer utilizando la infraestructura existente. De hecho, los sistemas WLL basados en telefonía inalámbrica digital mejorada (DECT) y el estándar para el acceso múltiple por división de códigos (CDMA) continua desarrollándose en estos mercados. Para los mercados en donde ya existía una importante infraestructura de ultima milla, WLL necesitaba de un valor adicional para poder ser competitivo, algunos operadores vieron que la posibilidad podía ser la de ofrecer acceso a internet de alta velocidad. Por ejemplo AT&T en 1977 anuncio que había desarrollado un acceso inalámbrico para la banda PCS (Personal comunication services) de 1900 MHz el cual podía entregar dos líneas POTS (Plain old telephone system) y un canal de datos de 128 Kbps. Esto posibilitó brindar el servicio RDSI (Red Digital de Servicios Integrados) 2B+D, pero de forma inalámbrica, independizándose así de tener que contar con un par de cobre tendido hasta la casa del usuario. Este fue uno de los primeros sistemas inalámbricos implementados en fase comercial, en usar tecnología de antenas adaptativas. Luego de pruebas de campo durante algunos años y una breve comercialización, AT&T discontinuo el servicio a fines del 2001 excusándose en altos costos operativos y bajas prestaciones. Durante el mismo periodo otras compañías se focalizaron únicamente en proveer acceso a Internet usando sistemas inalámbricos. Estos proveedores de Internet inalámbrica (WISP: Wir eless Internet Services Provider) normalmente desarrollaban sistemas en la bandas no licenciadas de 900 MHz y 2,4 GHz. La mayoría de estos sistemas requerían de la instalación de antenas del lado cliente y con línea de vista al nodo de acceso; las velocidades típicas oscilaban algunos cientos de Kbps. You'reenReading a Preview Unlock full access with a free trial.



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1.1.2. Sistemas de banda ancha de primera generación A medida que los sistemas DSL y cable módem comenzaron a ser implementados, los sistemas inalámbricos tuvieron que evolucionar para soportar mayores velocidades, y así seguir siendo competitivos. Dichos sistemas empezaron a ser desarrollados para mayores frecuencias. Así se desarrolló un sistema de muy alta frecuencia llamado Local Multipoint Distribution Systems (LMDS), el cual soportaba algunos Mbps, y operaba en una banda de frecuencias del orden de 24GHz a 3 9GHz. Los servicios que utilizaban LMDS fueron pensados originalmente para ofrecerse a clientes finales como empresas y gozaron de un relativo y corto éxito a finales de los ´90. Finalmente su desarrollo se vio truncado debido a problemas como la necesidad de instalar antenas en los techos o azoteas, y en particular, a su corto alcance (de 100m a 35Km, dependiendo de la sensibilidad de las unidades de abonado y la calidad de servicio a ofrecer). También aparecieron variantes de LMDS que operan en 3,4 - 3,5GHz, las cuales tienen la ventaja de no verse afectadas por la niebla, la lluvia o la nieve. A finales de los ´90 sucedió uno de los desarrollos mas importantes de la banda ancha inalámbrica: la aparición del Multichannel Multipoint Distrubution Services (MMDS) en la banda de 2,5GHz. La banda MMDS fue históricamente usada para proveer servicios de difusión de video, especialmente en z onas rurales donde el servicio de tv por cable no estaba disponible, el advenimiento de la televisión satelital frustró el negocio de éste servicio y los operadores estuvieron buscando una alternativa para reutilizar este espectro. Unos pocos operadores comenzaron a ofrecer servicios de acceso a Internet inalámbrico del tipo one way usando la línea telefónica para el enlace de subida (uplink). En septiembre de 1998 la Comisión Federal de Comunicaciones de EEUU (FCC), flexibilizó las reglas con respecto a la utilización de las bandas MMDS para permitir servicios de comunicaciones full-duplex, a raiz de est o las industrias comenzaron a interesarse en estas bandas y fue así q ue algunas compañías comenzaron a desarrollar soluciones inalámbricas fijas para dichas bandas.


La primera generación de esta solución inalámbrica fue desarrollada usando las mi smas torres ya existentes para LMDS, dichas torres median mas de 60full metros dewith altura lo que permitía una línea de vista (LOS) a Unlock access a free trial. distancias de hasta 20 Km usando transmisores de alta potencia. Los sistemas MMDS de primera generación requerían que los abonados instalaran antenas de exterior lo suficientemente altas y precisamente Download apuntadas paraWith lograrFree una línea Trialde vista li mpia de obstáculos. Algunas empresas en EEUU (usando sistemas MMDS de pri mera generación), lanzaron estos servicios de banda ancha full duplex en algunos mercados a comienzo del 2000. Pero finalmente, la necesidad de instalar una antena exterior y la existencia de línea de vista resultaron ser un impedimento relevante en el desarrollo de ésta tecnología.


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1.1.3. Sistemas de banda ancha de segunda generación Los sistemas de banda ancha inalámbricos de segunda generación pudieron superar el inconveniente de las torres con línea de vista y podían brindar mayor capacidad. Esto se logro utilizando una arquitectura celular e implementando técnicas avanzadas de procesamiento de señal. Algunas compañías en los estados unidos desarrollaron soluciones propietarias las cuales brindaban una mejor performance que los sistemas de primera generación. Muchos de estos nuevos sistemas pudieron funcionar bien bajo condiciones NLOS, con antenas en el lado cliente normalmente montadas sobre techos bajos. Muchos resolvieron los problemas de NLOS utilizando técnicas c omo la multiplexación por división ortogonal de frecuencias (OFDM), acceso múltiple por división de código (CDMA), y procesamiento multiantena. Por ejemplo la empresa Navini Networks (EE.UU.) logró por esa época establecer un vinculo de al gunos Mbps entre una estación base y un terminal de abonado de escritorio, separadas por unos cuantos kilómetros, sin la necesidad de montar una antena de exterior en el lado cliente.




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1.1.4. Aparición de la tecnología basada en estándares En 1998, el IEEE (siglas en ingles para Institutito de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) formó un grupo llamado 802.16 a fin de desarrollar un estándar, el cual fue bautizado como W-MAN (Wireless Metropolitan Area Network). Originalmente, este grupo se e nfoco en el desarrollo de soluciones que operaban en las bandas de 10GHz a 66GHz, siendo su aplicación pri ncipal brindar conexiones de alta velocidad a empresas que no podían obtener fibra óptica. Estos sistemas, como el LMDS, fueron concebidos para ser capaces de insertarse dentro de un anillo de fibra y así distribuir el ancho de banda a través de configuraciones punto-multipunto con línea de vista, tal como se muestra en la Figura 2

Figura 2 El sistema LMDS utiliza una configuración punto-multipunto con LOS

You're Reading a Preview El grupo IEEE 802.16 produjo un estándar que fue aprobado en Diciembre del 2001. Dicho estándar se Unlock una full access with que a free trial. una técnica de modulación de una llamó “Wireless MAN-SC”, y especificaba capa física utilizaba única portadora y una capa de acceso (capa MAC) con una estructura de multiplexación TDM que soportaba a su vez duplexación por división de frecuencia o de tiempo (FDD y TDD respectivamente). WithaFree Trial Después de completado este estándar,Download el grupo comenzó trabajar en modificar y extender sus características utilizando frecuencias licenciadas y no-licenciadas en el rango de 2GHz a 11GHz, lo cual permitiría desarrollos NLOS. Así nació el estándar IEEE 802.16a, el cual termino de completarse en el 2003, con el agregado de OFDM como parte de la capa física lo cual permitió un buen desempeño en ambientes donde se presentaban fenómenos de reflexiones múltiples. Para ese entonces, la técnica OFDM se había establecido como un método alternativo para enfrentar el problema de la reflexión múltiple y fue parte del estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi). Además de la utilización de OFDM en la capa física, 802.16a  también especificó opciones adicionales para la capa MAC, c omoSign porup ejemplo soporte para acceso por to vote on this title multiplexación ortogonal por división de frecuencia (OFDMA). Useful Not useful

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Revisiones posteriores a 802.16a fueron hechas y completadas en 2004. Esta revisión se l lamó 802.16-2004 y reemplazó al 802.16, 802.16a y 802.16c con un solo estándar, el cual también fue adoptado por Europa

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1.2. WiMAX y otras tecnologías de Banda Ancha Inalámbrica WiMAX no es la única solución para distribuir servicios de banda ancha inalámbrica. Actualmente existen muchas soluciones propietarias para aplicaciones fijas y móviles, las cuales ya están disponibles en el mercado. Aparte de estas soluciones propietarias, existen soluciones alternativas basadas también en estándares, que se solapan parcialmente con WiMAX. A continuación realizaremos una breve síntesis de las al ternativas que consideramos mas importantes, para luego compararlas con WiMAX: •

Sistemas Celulares de Tercera Generación (3G)

•

Sistemas Wi-Fi (Basados en IEEE 802.11).




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1.2.1. Sistemas Celulares 3G 3G (o 3-G) es una abreviatura para la “tercera generación” de telefonía móvil. Los servicios asociados con 3G posibilitan la transferencia tanto de voz (una llamada telefónica), como de datos (como la descarga de programas, intercambio de correo-e, y mensajería instantánea). Los estándares en 3G utilizan CDMA (1) para compartir el espectro entre usuarios. Aunque inicialmente se especificó una velocidad de 384 Kbit/s, La evolución de la tecnología permite ofrecer al suscriptor velocidades de descarga superiores a 3 Mbit/s. Mundialmente los operadores móviles están “upgradeando” sus redes a 3G para así entregar aplicaciones de banda ancha a sus clientes. Los operadores que usan tecnología GSM (Argentina y la C.E.) están desplegando tecnologías UMTS (siglas en ingles para “universal mobile telephone system”, es decir: Sistema de Telefonía Móvil Universal) y HSDPA (“high speed downlink packet access” : Canal de bajada de paquetes de alta velocidad) como parte de la evolución a 3G. En cambio los operadores CDMA (como los de EEUU) están desarrollando 1x EV-DO (1x Evolution Data Optimized) como su solución 3G para datos de banda ancha. En China, como así también en gran parte de Asia, algunos operadores se enfocan en TD-SCDMA (Time Division Syncronous CDMA) como solución 3G. Todas estas soluciones de tercera generación proveen un “throughput”( 2) que va desde el orden de unos cuantos Kbps a unos pocos Mbps.

HSDPA es la optimización de la tecnología espectral UMTS/WCDMA, incluida en las especificaciones de 3GPP(3) release 5 y consiste en un canal de enlace descendente (downlink) que mejora significativamente la capacidad máxima de transferencia de información, en algunos casos hasta alcanzar tasas de 14 Mbps, utilizando canales de 5MHz. Aunque para desarrollar estos picos de transferencia se precisaría de una importante velocidad de procesamiento, la cual seria costosa de implementar en los terminales celulares. Por esto, la tasa de transferencia picoYou're de esta tecnología Readingnormalmente a Preview oscila entre 3,6Mbps y 7,2Mbps, siendo el throughput ofrecido al usuario un promedio entre 250Kbps y 1Mbps. Con mejoras, tales como el procesamiento móviles en la recepción, y detección Unlockespacial, full access with a con freediversidad trial. multi-usuario, se puede lograr una mejora significativa en la performance de la tecnología HSDPA básica. Como hemos observado hasta ahora HSDPA es una interfaz únicamente de bajada (downlink), por l o que se tuvo que desarrollar un complemento para la subida de Free datos Trial (uplink). Existe una versión de sólo subida Download With llamada HSUPA (high-speed uplink packet access), la cual soporta tasas de transferencia pico de 5,8Mbps y forma parte de las especificaciones 3GPP Versión 6. Cuando se utiliza HSDPA y HSUPA en forma conjunta nos referimos únicamente como HSPA (high-speed packet access). 1x EV-DO es un estándar de datos de alta velocidad definido como la segunda generación en la evolución de los sistemas IS-95 CDMA ( 4). Dicho estándar soporta picos de bajada de 2,4 Mbps en un canal de de 1,25MHz. La experiencia ha demostrado que las tasas de tra nsferencia promedio operan en el rango Sign up to vote on this title 100Kbps y 300Kbps. La revisión A del 1x EV-DO soporta una tasa máxima de 3,1 Mbps para un usuario useful pueden móvil. Se estima que una futura revisión B soportará hasta 4,9Mbps. Estas versiones  Useful  Nottambién soportar enlaces de subida (uplink) con tasas de 1,8Mbps. La revisión B también tiene la opción de utilizar canales con anchos de banda mas grande (hasta 20MHz), con lo que potencialmente brindaría hasta 73Mbps en el downlink y hasta 27 en el uplink. Los sistemas 3G, además de brindar servicios de datos de

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Situación en la Argentina: •

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Personal, la empresa de telefonía móvil del grupo Telecom Argentina ha presentado el día 14 de mayo de 2007 el primer servicio de telefonía móvil 3.5G de Argentina, bajo el estándar HSDPA Permitirá, entre otras cosas, realizar videollamadas, descargar canciones o videos en pocos segundos, acceder a internet móvil a una velocidad 10 veces superior e incluso ver televisión en los celulares. Si bien el servicio actualmente está disponible en una zona delimitada dentro de Capital Federal, la empresa promete que antes de diciembre de 2007 el servicio estará disponible inicialmente en todo Capital Federal, el Gran Buenos Aires, Rosario y Córdoba, con la intención de ir extendiéndolo progresivamente al resto del país. La empresa Movistar lanzó el día 13 de julio de 2007 el servicio de 3G "Banda Ancha Móvil". Movistar solo comercializa el equipo Samsung A706 como su primer teléf ono UMTS. El equipo UMTS que no encuentre señal de esa tecnología, "bajará" a EDGE y luego a GPRS, para poder utilizar los servicios de datos (pero en velocidades menores). Movistar cuenta con la red de Tercera Generación con la más amplia cobertura del país, cubriendo más de 70 barrios y localidades de Capital Federal y Gran Buenos Aires. Próximamente, la red se extenderá al resto del AMBA (Área Metropolitana Buenos Aires) y a las ciudades de Mendoza, Córdoba y Rosario, entre otras ciudades. A lo largo del 2007, la compañía invertirá 750 millones de pesos, que incluyen el despliegue de la nueva red 3G. CTI realizó también grandes inversiones en esta tecnología y anunció que servicios similares estarán disponibles a la brevedad, sin dar fechas concretas.

(1) La multiplexación por división de código o CDMA es un término genérico que define una interfaz de aire inalámbrica basada en la tecnología de espectro extendido (spread spectrum). Para telefonía celular, CDMA es una técnica de acceso múltiple la cual permiteaque varios usuarios compartan la misma porción You're Reading Preview de espectro sin interferir uno en otro. Unlock full access with a free trial.

(2) En transmisión de datos, “throughput” es la cantidad de datos transferidos con éxito de un lugar a otro en un periodo de tiempo determinado.


(3) 3GPP es un acuerdo de colaboración en tecnología de telefonía móvil, que fue establecido en Diciembre de 1998. Esta cooperación es entre ETSI (Europa), ARIB/TTC (Japón), CCSA (China), ATIS (América del Norte) and TTA (Corea del Sur). El alcance del 3GPP es hacer global las aplicaciones de tercera generación. (4) IS-95 es el primer estándar de telefonía móvil celular basado en tecnología CDMA; también conocido  por su denominación comercial cdmaOne. Este estándar de segunda fuethis diseñado Sign generación up to vote on title para transmitir voz, señalización de llamadas y datos en forma limitada. A diferencia de las tecnología TDMA, Useful  Not en la que se comparte el ancho de banda dividiendo el espectro entre los usuarios, En useful CDMA todas las estaciones transmiten en la misma frecuencia. La división entre usuarios se realiza usando códigos ortogonales que se eliminan al ser correlacionados entre sí. Las secuencias binarias se recuperan en el

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1.2.2. Sistemas Wi-Fi Wi-Fi se basa en la familia de estándares IEEE 802.11 y es una tecnología principalmente pensada como una extensión de una red de acceso de área local (LAN), diseñada para brindar una cobertura “indoor”. Los sistemas actuales de Wi-Fi, basados en IEEE 802.11a/g, soportan una tasa de transferencia máxima de 54Mbps y normalmente la distancia de cobertura no supera los 30 metros. Wi-Fi se ha convertido en el estándar preferido a la hora de elegir una f orma de conexión para “los últimos metros” en casas, oficinas y lugares públicos, en lugar del tradicional cable de red UTP (Unshielded Twisted Pair). Hace unos años, algunas municipalidades y comunas locales alrededor del mundo tomaron la iniciativa de desarrollar sistemas Wi-Fi para escenarios “outdoor”, brindando así acceso de banda ancha a lugares céntricos, áreas metropolitanas, zonas rurales ó hasta áreas si n servicio. Es en estos casos cuando Wi-Fi comienza a solaparse con las aplicaciones fijas y nómadas de Wi MAX. Los desarrollos para área metropolitana utilizando Wi-Fi, se basan en transmisores de alta potencia, que s instalados sobre los mástiles del alumbrado público o en azoteas de edificios, los cuales trabajan a la máxima potencia permitida para las bandas no-licenciadas. Aun con estos transmisores de alta potencia, estos sistemas Wi-Fi pueden brindar normalmente una cobertura que no supera los 300m desde el “acces point”. Ergo, estas aplicaciones de “Metro-Wi-Fi” precisan de una gran cantidad de “access points”, lo cual convierte a esta alternativa en impractica si pensamos a gran escala. No obstante, puede ser desarrollado para brindar acceso de banda ancha en puntos específicos dentro de ciudades o comunidades, los cuales son normalmente conocidos como “hot-zones”. Wi-Fi ofrece una tasa de transferencia superior frente a los sistemas 3G, debido principalmente a que opera sobre un gran ancho de banda (20Mhz). La ineficiencia del p rotocolo CSMA (carrier sense multiple access) (1) usado por Wi-Fi, junto con la interferencia existente en la banda no licenciada, son restricciones que reducen significativamente la capacidad de operar estos sistemas en escenarios “outdoor”. Además cabe You're Reading a Preview aclarar que los sistemas Wi-Fi no fueron diseñados para soportar la movilidad a alta velocidad. Una ventaja significativa de Wi-Fi sobre WiMAX y 3Gwith es laa free grantrial. disponibilidad , el bajo costo de los Unlock full access equipos y que la mayoría de las computadoras portátiles que se comercializan hoy en día, tienen ya incorporadas la interfase Wi-Fi. Tal como lo muestras la Figura 3, también están siendo Download Withincorporados Free Trial en otra clase de dispositivos como PDA´s (ej.: Palms), Teléfonos Celulares, Cámaras, etc; lo que hace que sea una tecnología cada vez más masiva.


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1.2.3. WiMAX Vs 3G y Wi-FI La capacidad de transferencia en WiMAX depende del ancho de banda del canal que se esté usando. A diferencia de los sistemas 3G, los cuales poseen un canal de ancho de banda fijo, WiMAX define un canal donde se puede seleccionar el ancho de banda, entre 1.25MHz y 20MHz, lo cual permite desarrollos muy flexibles. De utilizarse un canal TDD (duplexación por división de tiempo) de 10MHz , asumiendo que en dicho canal se dispondrá de: una relación 3 a 1 para el downlink y uplink respectivamente y de tecnología MIMO(1) de 2 x 2, WiMAX podría ofrecer tasas máximas de transferencia de 46Mbps de ba jada y 7Mps de subida. Wi-Fi y WiMAX utilizan modulación OFDM , lo cual les permite soportar altos picos en la tasa de trasferencia. En cambio a 3G, por utilizar CDMA, siendo que esta multiplexación utiliza técnicas de espectro expandido (Spread Spectrum), le es mas difícil lograr estas tasas. Más importante que los picos en las tasas de transferencia ofrecidos sobre un enlace individual es la tasa de transferencia promedio y la capacidad global del sistema cuando nos movemos en un a mbiente multicelular. Desde el punto de vista de la capacidad, el dato mas relevante que nos habla de la “performance” del sistema, es la eficiencia espectral. Sin llegar a demostrarlo diremos que WiMAX es el que consigue la mayor eficiencia espectral en comparación con los otros dos sistemas; El hecho de que las especificaciones de WiMAX adopten el uso de múltiples antenas (MIMO), hablan de un importante enfoque en la eficiencia espectral. De hecho, en las actuales revisiones de sistemas 3G se están incluyendo las especificaciones necesarias para soportar sistemas MIMO. La capa física OFDM, usada por WiMAX, es mas amigable para soportar MIMO que los sistemas CDMA desde el punto de vista de la complejidad requerida para una misma ganancia. OFDM también hace mas fácil la explotación de conceptos talesYou're como laReading diversidadadePreview frecuencia y la diversidad multiusuario ( 2), a fin de mejorar aun mas la capacidad del sistema. Por lo tanto, cuando lo comparamos con 3G, WiMAX ofrece picos en las tasas de transferencia masfullaltos, gran flexibilidad, Unlock access with a free trial.tasas de transferencia pr omedio mayores y mejor eficiencia espectral. Otra ventaja de WiMAX es la capacidad de soportar mas eficientemente enlaces simétricos (lo cual es útil para aplicaciones fijas, tales como el Download reemplazo de With tramasFree E1/T1), y soporta ajustes flexibles y dinámicos Trial en cuanto a la relación de las velocidades de subida y bajada. Típicamente los sistemas 3G poseen una relación en los enlaces de subida-bajada fija y asimétrica. Respecto a ciertas aplicaciones IP, tal como la voz, video y multimedia, veremos como se comparan las diferentes tecnologías en términos de priorización de trafico y c ontrol de la calidad. La capa de acceso al medio de WiMAX (MAC layer), fue desarrollada para soportar una gran variedad de  o nomezclas de trafico, incluyendo: una velocidad de transferencia (bitrate ( 3)) constante para tiempo-real Sign up to vote on this title real, una velocidad de trafico, datos prioritarios, y datos del tipo Best Effort ( 4). Usefulpara usefulde niveles de Soluciones 3G tales como HSDPA y 1xEV-DO fueron también  diseñadas unaNot variedad calidad de servicio (QoS). Quizás la ventaja más importante de WiMAX puede ser potencialmente el bajo costo de implementación debido a su arquitectura IP. Es decir, utilizando arquitectura IP simplificamos el núcleo de la red (en

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Tabla 3 Comparación entre WiMAX y otras tecnologías de banda ancha inalambrica

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(1) MIMO es el acrónimo en inglés de Multiple-input Multiple-output (en español, Múltiple entrada múltiple salida)

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1.2.4. Otros sistemas en comparación Hasta ahora hemos limitado nuestra comparación de WiMAX con tecnologías 3G y Wi-Fi. Existen otras dos soluciones de tecnología basadas en estándares que podrían emerger en un futuro cercano superponiéndose a ciertos aspectos de WiMAX, estos son: el IEEE 802.20 y el IEEE 802.22, los cuales están siendo desarrollados. El estándar IEEE 802.20 está pensado para soluciones de banda ancha con movilidad vehicular de hasta 250 km/h. Este estándar probablemente se defina para operar en una banda por debajo de 3,5 GHz, entregando al usuario tasas de transferencia pico que superarían los 4 Mbps para el downlink y 1,2 Mbps para el uplink. En cambio, el estándar IEEE 802.22 está apuntado específicamente a brindar acceso de banda ancha a areas rurales y remotas a través de redes inalámbricas de área regional, llamadas WRAN (Siglas en ingles para Wireless Regional Area Networws). La meta básica de 802.22 es definir un radio de cobertura determinado, el cual puede aprovechar canales no usados de TV que existan en áreas escasamente pobladas. El operar en bandas VHF/UHF( 1), brinda condiciones de propagación favorables para grandes distancias. El esfuerzo de este desarrollo está motivado por el hecho de que la FCC( 2) planea permitir el uso de este espectro sin licencia siempre y cuando se compruebe la no interferencia con el r esto del espectro que esté siendo usado por canales de TV, es decir, que pueda identificar y operar en esas porciones inusitadas del espectro. Dicho estándar está en las primeras etapas del desarrollo y se espera poder brindar aplicaciones fijas de banda ancha sobre áreas de gran cobertura que posean baja densidad de usuarios. (1) VHF: Siglas en ingles para “Muy Alta Frecuencia” definida para frecuencias entre 30 y 300 MHz . UHF: Siglas en ingles para “Ultra Alta Frecuencia” definida para frecuencias entre 300 y 1.000 MHz. (2) La Comisión Federal de las Comunicaciones (Federala Communications Commission, FCC) es una You're Reading Preview agencia estatal independiente de los Estados Unidos encargada de la regulación de telecomunicaciones interestatales e internacionales por radio, satélite y cable. Unlocktelevisión, full accessredes with ainalámbricas, free trial.



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2. Visón general de WiMAX Luego de años de desarrollo e incertidumbre, está comenzando a emerger una solución interoperable basada en estándares, que brinda servicios de banda ancha inalámbrica. Un gran conjunto de empresas, que se integran para dar lugar a lo que hoy conocemos como WiMAX Fórum, ha comenzado a certificar productos de banda ancha inalámbrica a fin de lograr interoperabilidad entre ellos, ciñéndose a un mismo estándar. WiMAX se basa en estándares, desarrollados por el grupo IEEE 802.16 y adoptados también por el grupo ETSI HIPERMAN (1), que tienen como objetivo lograr una red de acceso i nalámbrica para un área metropolitana (WMAN). A continuación nos enfocaremos en resumir las actividades del grupo IEEE 802.16 y su relación con WiMAX. Luego discutiremos las características mas sobresalientes del estándar, como así también realizaremos una breve descripción acerca de las características tanto de la capa física (PHY-layer), como de la capa de acceso al medio (MAC-la yer). Trataremos también aspectos como la movilidad y describiremos algunas características de su arquitectura.

Figura 4 Logo Oficial de Organización “WiMAX FORUM” You're Reading a Preview accessEuropeo with a free (1) HiperMAN es un estándar creadoUnlock por elfull Instituto de trial. Normas de Telecomunicaciones (ETSI) dirigido principalmente para proveer DSL inalámbrica de banda ancha, cubriendo un área geográfica grande. Dicho estándar se ha desarrollado con una gran cooperación del estándar 802.16 ya que pose las Download With Free Trial y el estándar 802.16 son mismas capas física y MAC, del tal forma que el estándar HiperMAN interoperables entre sí.


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2.1. Antecedentes sobre el estándar IEEE 802.16 y WiMAX El grupo IEEE 802.16 fue fundado en 1998 con el objetivo de desarrollar un estándar de banda ancha inalámbrica. Inicialmente enfocado al desarrollo de un sistema punto-multipunto con línea de vista para operar en la banda de 10GHz a 66GHz. El estándar resultante, presentado a fines del 2001, especificaba para la Capa Física (PHY) una única portadora y para la Capa de Control de Acceso al Medio (MAC), multiplexación por división de tiempo (TDM). Seguidamente, el Grupo presentó el 802.16a, estándar que nació como enmienda al estándar original. Esta revisión, incluía aplicaciones que no requerían línea de vista (N-LOS) y que operaban en las bandas de 2GHz a 11GHz. Dicha variante, especificaba una Capa Física basada en la Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM) y agregaba a la capa de Control de Acceso la posibilidad de una subcanalización a través del Acceso Múltiple por División de Frecuencias Ortogonales (OFDMA). Para el 2004, revisiones posteriores concluyeron en un nuevo estándar llamado IEEE 802.16-2004, el cual reemplazó a todas las versiones anteriores y formó las bases para la primer solución WiMAX. Dicha solución apuntaba a aplicaciones fijas, por lo que de a quí en mas nos referiremos a esta solo como WiMAX fijo. En diciembre del 2005, el grupo IEEE finalizó y aprobó el IEEE 802.16e-2005, como una enmienda al estándar anterior del 2004, el cual dio sustento al concepto de movilidad. Este estándar formó las bases para aplicaciones nómadas y móviles, por lo tanto nos referiremos siempre a él como WiMAX móvil. La Tabla 4 resume las características básicas dé diversos estándares IEEE 802.16. Notemos que estos estándares ofrecen diversas opciones de diseño. Por ejemplo, existen múltiples opciones a la hora de elegir la “capa física” (capa PHY):Reading una basada una única portadora, otra basada en OFDM y You're a en Preview una tercera basada en OFDMA. Del mismo modo ocurre con la capa de acceso (capa MAC), bandas de frecuencias de operación, etc. Unlock full access with a free trial.



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2.2. Características Sobresalientes de WiMAX Capa física basada en OFDM: La capa física (PHY) de WiMAX está basada en la multiplexación por división ortogonal de frecuencias, lo cual ofrece una buena resistencia a la interferencia por reflexiones múltiples (multipath), y permite a WiMAX operar en condiciones NLOS. Elevadas Tasas Máximas de Transferencia: WiMAX es capaz de soportar muy altas tasas de transferencia. De hecho, la tasa máxima a nivel capa física puede alcanzar los 74Mbps utilizando un ancho de banda de 20MHz . En la práctica usando un ancho de banda de 10Mhz, con duplexión del tipo TDD y relación 3 a 1 entre downlink y uplink, se puede ofrecer una tasa de transferencia de 25Mbps y 6,7Mbps respectivamente. Estas tasas de transferencia máximas se alcanzan cuando se utiliza modulación 64QAM. Cabe aclarar que bajo condiciones óptimas de señal y utiliza ndo antenas múltiples con multiplexación espacial (MIMO) se pueden lograr tasas transferencia aun mas altas. Ancho de Banda Variable: WiMAX posee una arquitectura de capa física variable la cual permite que la tasa de transferencia “escale” fácilmente en un ancho de banda dado. Esta posibilidad de “escalar” se debe gracias al esquema de modulación digital OFDMA, donde el tamaño de la FFT (Transformada Rápida de Fourier) puede variar dependiendo del ancho de banda del canal disponible. Por ejemplo, un sistema WiMAX puede usar 128-, 512-, o 1.048-bit para realizar la FFT dependiendo si el ancho de banda del canal es 1.25MHz, 5MHz, o 10MHz, respectivamente. Este e scalamiento puede realizarse en forma dinámica para soportar usuarios de roaming que viajen a través de diferentes redes, las cuales pueden tener asignadas diferentes anchos de banda. Modulación y Codificación adaptativa (AMC): WiMAX soporta diferentes esquemas de modulación y codificación para la corrección de errores (FEC ( 1) ) y permite que dicho esquema se modifique para cada usuario, o grupo de usuarios, dependiendo de las condiciones del canal. A MC es un mecanismo efectivo You're Reading a Preview para maximizar la tasa de transferencia en un canal que varia con el tiempo. El algoritmo de adaptación se inicia normalmente en el esquema mas rápido modulación y codificación, luego se apoya en la relación Unlock fulldeaccess with a free trial. señal-ruido y en el coeficiente de interferencia del r eceptor para proporcionarle a cada usuario la velocidad mas alta que puede ser brindada en su respectivo enlace. Download With Free Trial Retransmisiones en la capa de enlace de datos: Para conexiones que requieren mejorar su fiabilidad, WiMAX puede soportar peticiones automáticas de retransmisión (ARQ ( 2) ) en la capa de enlace de datos. Las conexiones con ARQ habilitado requieren que cada paquete transmitido sea reconocido por el receptor, los paquetes desconocidos se asumen como paquetes perdidos y son retransmitidos. Opcionalmente puede soportar una arquitectura híbrida que relaciona FEC con ARQ.  Soporte de aplicaciones TDD y FDD : Los estándares 802.16-2004 y 802.16e-2005 soportan duplexión Sign up to vote on this title por división de tiempo (TDD) y duplexión por división de frecuencia (FDD), como así también FDD del Useful  Not tipo half-duplex; lo cual redunda en un bajo costo a la hora de la implementación. TDDuseful es la aplicación mas usada en la mayoría de los despliegues comerciales debido a sus ventajas: (a) flexibilidad a la hora de elegir la relación entre las tasas de down-link y up-link, (b) capacidad de explotar la r eciprocidad del canal, (c) transceptores mas sencillos.

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Acceso múltiple por división ortogonal de frecuencias (OFDMA): WiMAX móvil utiliza OFDM como una técnica de acceso para múltiples usuarios, a través de la cual los usuarios pueden ser ubicados en diferentes sub portadoras OFDM. OFDMA facilita la explotación de la diversidad de frecuencia y la diversidad multi-usuario para mejor notablemente la capacidad del sistema (incremento de la eficiencia es pectral). Asignación de recursos Individual, Flexible y Dinámica: La asignación del ancho de banda tanto para l enlaces de subida como para los de bajada, por cada canal, es controlada por un elemento ubicado en la Estación Base denominado “scheduler” (la traducción al castellano, de existir, seria “planificador”). Usando un esquema TDM, la capacidad se comparte entre múltiples usuarios en función de la demanda. En cambio, cuando opera en el modo OFDMA-PHY, la multiplexión se hace también en el dominio de la frecuencia, asignando a cada usuario diversos conjuntos de sub portadoras OFDM. Soporte para sistemas avanzados de antenas: La solución WiMAX permite el uso de técnicas de antenas múltiples en el transmisor y/o el receptor tal como ¨beamforming¨ , codificación tiempo-espacio, y multiplexión especial. Estos esquemas pueden usarse para mejorar la capacidad global del sistema y la eficiencia espectral. Soporte de QoS (Calidad de servicio): La capa MAC de WiMAX posee una arquitectura orientada a la conexión ( 3) la cual fue diseñada para soportar una variedad de aplicaciones, incluyendo servicios de vos y multimedia. El sistema ofrece soporte para tráfico en tiempo real o no, para tasas de bits constantes o variables, y también para tráfico del tipo ¨best-effort¨. La capa MAC además está diseñada para soportar una gran cantidad de usuarios, cada uno con múltiples conexiones y cada una de esas conexiones, con sus propios requerimientos de calidad de servicio. Seguridad : WiMAX soporta la encriptación datos usando el estándar de cifrado AES ( 4). Además posee You'rede Reading a Preview una arquitectura de autenticación muy flexible basada en el protocolo EAP ( 5), lo que permite una gran variedad de credenciales de usuario, Unlock incluyendo usuario-contraseña, certificados digitales y tarjetas full access with a free trial. inteligentes. Soporte para la movilidad: La alternativa móvil de WiMAX Download With Freeposee Trialmecanismos que aseguran el “handover” entre celdas sin interrupciones, aunque esta fue pensada para aplicaciones móviles que toleran cierto grado de retardos, como por ejemplo VoIP. El sistema también incorpora mecanismos para el ahorro de energía, a fin de extender la vida de las baterías en los dispositivos portátiles (handhelds, láptops, etc). Dicha alternativa también contiene “mejoras” de la capa fí sica (las cuales ayudan a soportar aplicaciones móviles), como por ejemplo, las frecuentes estimaciones sobre las condiciones del canal, la subcanalización del canal de subida y el control de potencia. Sign up to vote on this title

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Arquitectura basada en IP: El WiMAX Fórum definió una arquitectura de red basada en una plataforma Useful plenamente IP. Todos los servicios de punta a punta son brindados una arquitectura la cual depende  sobre  Not useful de protocolos IP para el transporte, QoS, gestión, seguridad y movilidad. Esta arquitectura facilita la convergencia con otras redes y explota el potencial para l os desarrollos de aplicaciones ya existentes para este protocolo.

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(1) FEC (Forward Error Correction) es un tipo de mecanismo de corrección de errores que permite su corrección en el receptor sin retransmisión de la información original. Se utiliza en sistemas sin retorno o sistemas en tiempo real donde no se puede esperar a la retransmisión para mostrar los datos. FEC reduce el número de transmisiones de errores, así como los requisitos de potencia de los sistemas de comunicación e incrementa la efectividad de los mismos evitando la necesidad del reenvío de los mensajes dañados durante la transmisión. (2) ARQ (Automatic Repeat-reQuest) es un protocolo utilizado para el control de errores en la transmisión de datos, garantizando la integridad de los mismos. Éste suele utilizarse en sistemas que no actúan en tiempo real. Esta técnica de control de errores se basa en el reenvío de los paquetes de información que se detecten como erróneos. (3) Orientado a la conexión: Se dice que un servicio de comunicación entre dos entidades es orientado a conexión cuando antes de iniciar la comunicación se verifican determinados datos (disponibilidad, alcance, etc.) entre estas entidades y se negocian unas credenciales para hacer esta conexión más segura y eficiente. Este tipo de conexiones suponen mayor carga de trabajo a una red (y tal vez retardo) pero aportan la eficiencia y fiabilidad necesaria a las comunicaciones que la requieran. (4) Advanced Encryption Standard (AES), también conocido como Rijndael, es un esquema de cifrado por bloques adoptado como un estándar de cifrado por el gobierno de los Estados Unidos. Se espera que sea usado en el mundo entero y analizado exhaustivamente, como fue el caso de su predecesor, el Data Encryption Standard (DES). (5) EAP o Extensible Authentication Protocol (Protocolo de Autenticación Extensible), es una estructura de soporte frecuentemente usada en redes inalámbricas You're Reading yaconexiones Preview punto-a-punto. Aunque el protocolo EAP no está limitado a LAN inalámbricas y puede ser usado para autenticación en redes cableadas, es más frecuentemente usado en LAN inalámbricas. Recientemente estándares WPA y WPA2 han Unlock full access with a freelos trial. adoptado cinco tipos de EAP como sus mecanismos oficiales de autenticación.



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2.3. La Capa Física (PHY Layer) La capa física de WiMAX se basa en la multiplexación por división de frecuencias octogonales (OFDM). Dicha técnica es la elegida para permitir la transmisión de datos, vídeo y comunicaciones multimedia a alta velocidad sin línea de vista. Cabe destacar que además de WiMAX, existe una gran variedad de otros sistemas de banda ancha comerciales, como DSL, Wi-Fi, DVB-H (1) y MediaFLO ( 2), que están basados también en la técnica de modulación OFDM.

Figura 6 Ejemplo de terminales móviles que soportan DVB-H




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Figura 7 Ejemplo de terminales móviles que soportan MediaFLO

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2.3.1. Principios de la modulación OFDM Las técnicas de modulación multi portadora se basan en la idea de dividir una secuencia de datos dentro de una cantidad significativa de portadoras equiespaciadas (llamadas sub portadoras o tonos) que transmiten a baja velocidad, y así en conjunto brindar una alta velocidad de transmisión. OFDM es una técnica de modulación multi portadora reconocida como un excelente método aplicable a transmisiones inalámbricas bidireccionales de alta velocidad. La aparición de está técnica no es reciente, data de los años 60 pero en ese momento era muy costosa su implementación. Podemos destacar dos ventajas importantes de este tipo de modulación, la primera es común para todos los sistemas multi portadora y la segunda es específica de OFDM. Cuando se transmite una señal en un ambiente con reflexiones múltiples aparece un fenómeno denominado “fading”, esto no es más que una atenuación de la señal en partes del espectro recibido dado que los múltiples caminos tienen longitudes diferentes lo que hará que diferentes señales llegan desfasadas a una misma antena receptora. Cuando se produce la sumatoria de las señales recibidas, si estas están en fase, se produce un incremento de la señal, pero si están en cualquier otra fase se atenúan entre si y aparece el fenómeno de fading. Para solucionar este fenómeno en los sistemas con una única portadora se necesita ecualizar la señal recibida de manera tal de contrarrestar dicho efecto. Dado que el fadig no es c onstante sino que varia a cada momento, los sistemas para ecualizar la señal recibida son muy complejos. En cambio, cuando utilizamos un sistema multi-portadora, puede ecualizarse cada portadora individualmente y dado que los anchos de banda son más pequeños, los ecualizadores son menos complejos, ergo, más eficientes.




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Figura 8 El área sólida indica el espectro de señal recibida para el caso de una portadora simple o múltiple en un ambiente NLOS con reflexiones múltiples. La línea de puntos indica el espectro de la señal

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Figura 9 Esquema FDM para 9 Sub Portadoras 2) A continuación nos propondremos ir acercando las portadoras entre si, de esta manera en una primer momento se eliminaran las bandas de guarda y seguidamente las señales comenzarán a solaparse. Así lograremos una disminución del ancho de banda, pero por otro lado, las señales solapadas se interferirán entre si.

Figura 10 Esquema FDM para 9 Sub Portadoras sin salvaguarda

You're Reading a Preview 3) Ahora bien, tomando como premisa que cada portadora es un TONO (es decir, una única frecuencia), Unlock access free del trial. podemos seguir acercándolas de forma tal defull alinear loswith CEaROS tono con los picos de las portadoras vecinas, así lograremos convertir a dichos tonos en ¨ ORTOGONALES¨. De esta forma llegamos a la técnica OFDM, en español, Download With“Multiplexación Free Trial por división de frecuencias Ortogonales”


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Figura 11 Esquema OFDM

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A continuación se muestra un esquema de transmisión OFDM

Figura 12 Esquema de transmisor y receptor OFDM En este esquema encontramos que además de los moduladores y demoduladores, se necesitan dos elementos importantes:


1) Los conversores S/P o P/S, que se encargan de convertir la información de serie a paralelo y de parelelo a serie respectivamente. Unlock full access with a free trial. 2) El bloque IDFT , el cual se encarga de convertir la señal que hasta el momento se estaba procesando en dominio de la frecuencia al dominio del tiempo porWith medioFree de la Trial Transformada Discreta de Fourier Inversa, Download para luego ser transmitida. En el receptor luego se realiza la DFT a la señal para llevarla nuevamente al dominio de la frecuencia.


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2.3.2. Sub canalización: OFDMA Las sub portadoras disponibles pueden ser divididas en varios grupos de sub portadoras llamadas subcanales. La versión “Fija” de WiMAX, basada en modulación O FDM, permite un tipo limitado de subcanalización para el enlace de subida (uplink). El estándar define 16 subcanales, donde se pueden asignar 1, 2, 4, 8 o todos el grupo a un solo abonado SS (Subscriber Station), para el enlace de subida. La subcanalización en el uplink, en WiMAX fijo, permite a los SS transmitir usando solo una fracción (no menor a 1/16) del ancho de banda asignado por la estación base BS(Base Station), lo cual mejora el rendimiento del alcance y/o la vida de la batería de los SS. Sin embargo la versión “Móvil” de WiMAX, basada en modulación OFDMA, permite subcanalización tanto en el enlace de subida como en el de bajada, y así, los subcanales conforman el mínimo ancho de banda que la estación base puede asignar. Por lo tanto, se pueden asignar diferentes subcanales a diferentes usuarios como un mecanismo de acceso múltiple. A esta cla se de multiacceso se le llama acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia (OFDMA).


Download Free de Trial Figura 13 OFDMA enWith el dominio la frecuencia


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2.3.3. Modulación adaptativa y codificación en WiMAX WiMAX soporta varios tipos de modulaciones y codificaciones, las c uales pueden modificarse dinámicamente para cada enlace, dependiendo de las condiciones del canal. Usando un indicador de “calidad de canal”, el móvil puede proveer a la estación base información (feedback) sobre la calidad del canal de bajada. Para el caso del uplink, la estación base puede estimar la calidad del canal sencillamente basándose en la calidad de la señal recibida. El “scheduler” ( 1) de la estación base puede tener en cuenta la calidad del canal de subida o bajada para cada usuario y asignar así el esquema de modulación y codificación que maximice el throughput en función de la relación señal-ruido existente. La modulación y codificación adaptativa puede aumentar sensiblemente la capacidad global del sistema, como así también permite compensar, en tiempo real y para cada enlace, throughput por robustez. La clave del la familia de estándares 802.16 radica en las técnicas de modulación adaptativas que utilizan, principalmente QAM (Modulación de amplitud en cuadratura). Ésta técnica consiste en m odular digitalmente en amplitud (ASK) ,de forma independiente, dos portadoras que tienen la misma frecuencia pero que están desfasadas entre si 90º (PSK). Una modulación QAM se puede reducir a la modulación simultanea de amplitud ASK y fase PSK, de una única portadora. Matemáticamente se puede expresar esto como: QAM → S(t) = an.cos(ω.t) + bn.sen(ω.t). Las modulaciones son automáticamente adaptadas en función de la distancia y c ondiciones del canal, siendo utilizadas técnicas QAM para el corto alcance y PSK para mayores distancias. Dado que 64QAM brinda la mayor densidad de información por símbolo (l o cual se traduce como mayor throughput) y BPSK da la mayor robustez (menor thrughput).



16-QAM  Figura 14 Diagrama de constelaciones de algunas modulaciones digitales soportada por WiMAX. BPSK

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Los protocolos de WiMAX son altamente adaptativos, y permiten que la estación base ajuste sus

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La Tabla 5 detalla los distintos tipos de modulación y codificación soportado por WiMAX. Para el enlace de bajada de WiMAX “Fijo”, son obligatorias las modulaciones BPSK, QPSK, 16 QAM, y 64 QAM. En el caso del downlink de WiMAX “Móvil”, BPSK es opcional. Para el enlace de subida, tanto para la versión Fija como Móvil, 64 QAM es opcional. En cuanto a la codificación establecida por el estándar, podemos decir que es obligatorio que la codificación FEC (Forward Error Correction) use códigos convolucionales ( 2). En el downlink estos códigos convolucionales pueden ser combinados con códigos externos Reed-Solomon ( 3).

Tabla 5 Codificación y Modulación soportado en WiMAX (1) Recordemos lo visto en la sección 2.2, El SCHEDULER es un elemento ubicado en la Base Statión, You're Reading Preview cuya función es la de controlar la asignación de ancho dea banda tanto para los enlaces de subida como para los de bajada, por cada canal. Unlock full access with a free trial.

(2) Códigos convolucionales: Es uno de los principales tipos de codificación usado por el mecanismo de corrección de error FEC. Los bits se van codificando tal y como van llegando al codificador. Cabe Download Free Trial destacar que la codificación de uno de los bits estáWith enormemente influenciada por la de sus predecesores. La decodificación para este tipo de código es compleja ya que en principio, es necesaria una gran cantidad de memoria para estimar la secuencia de datos más probable para los bits recibidos. En la actualidad se utiliza para descodificar este tipo de códigos el algoritmo de Viterbi, por su gran eficiencia en el consumo de recursos. (3) Reed-Solomon es un código cíclico no binario, los cuales son una subclase de los códigos de bloque  estándar de detección y corrección de errores que protege la información errores en los datos Sign up tocontra vote on this title transmitidos sobre un canal de comunicaciones. Este tipo de códigoUseful a laNot categoría useful FEC enpertenece  (Forward Error Correction), es decir, corrige los datos alterados el receptor y para ello utiliza unos bits adicionales que permiten esta recuperación a posteriori. El código fue inventado por Irving S. Reed y Gustave Solomon (de ahí su nombre) en el año 1960. Este

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2.4. La Capa de Acceso al Medio (MAC Layer) Cuando hablamos de la capa “MAC”, o “Media Access Control Layer”, nos referimos a la capa que se encuentra inmediatamente por arriba de la capa física, la cual es el medio físico real para la convergencia de datos. La capa de acceso, tal como lo sugiere su nombre, determina tanto el modo en que los abonados accederán a la red, como la forma en que los recursos de la red se asignarán a estos. La capa MAC que se describe en la recomendación 802.16 fue pensada inicialmente para soportar arquitecturas de red punto-multipunto, sin embargo también puede soportar arquitecturas punto-a-punto y punto-a-puntos consecutivos. El estándar 802.16 ha sido optimizado para el trafico IP (Internet Protocol), siendo que los servicios basados en este protocolo representan actualmente la mejor estrategia para la mayoría de los operadores; sin embargo, también soporta el legado de los servicios “orientados a la conexión” ( 1) tal como T1/E1 (2) y ATM (3). En general, los viejos servicios “orientados a la conexión” representan un uso ineficiente del ancho de banda, consideración importantísima en cualquier sistema inalámbrico, donde el ancho de banda es verdaderamente valioso. La principal tarea de la “capa MAC” es proporcionar una interfaz entre las capas mas altas de transporte y la capa física. La capa MAC toma paquetes — denominados “MAC Service Data Units” ó “MSDUs” — de la capa superior y los organiza en otros paquetes llamados “MAC Protocol Data Units” ó “MPDUs” para luego transmitirlos de forma inalámbrica. Para las transmisiones recibidas, la capa del MAC hace el camino inverso. El diseño de la capa MAC, según el IEEE 802.16-2004 y el IEEE 802.16e-2005, incluye a la subcapa de convergencia la cual puede interconectarse con varios protocolos de las capas mas altas, por ejemplo ATM, TDM (voz), Ethernet, IP, y cualquierYou're protocolo que se usea en un futuro. Dado el predominio actual en la Reading Preview industria protagonizado por IP y Ethernet, el WiMAX fórum ha decidido dar solamente soporte a esos protocolos, por el momento. Unlock full access with a free trial. Además de proporcionar el mapeo desde y hacia las capas más alta s, las subcapa de convergencia puede suprimir los encabezados del MSDU para reducir los el t amaño de los “headers” de cada paquete de datos.


La capa MAC de WiMAX utiliza MPDUs de longitud variable, por lo que de esta manera ofrece flexibilidad y permite que la transmisión sea mas eficiente. Los MPDUs son prefijado con un encabezado genérico, denominado GMH, el cual contiene la identificación de la conexión, la longitud del paquete, bits para indicar la presencia de CRC, subencabezados, bits que indican si la carga útil está cifrada, y si es así, cual es la clave. Sign up to vote on this title

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La Carga Útil de la capa MAC puede ser un mensaje tanto de transporte como de gestión. Además de Useful useful de MSDUs, la carga útil del transporte puede contener peticiones de de banda peticiones ancho  oNot retransmisión.

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Figura 16 Esquema de la subcapa MAC (1) Una transmisión que utiliza estándares “orientados a la conexión” es aquella en donde se reserva un ancho de banda especifico y se deja disponible a un único usuario de forma exclusiva mientras dure la transmisión; en otras palabras, el usuario ocupa un canal individual. (2) E1/T1 son estándares “orientados a la conexión” los cuales son el resultado de la multiplexación (agregación) de las típicas señales digitales 64kbps que podemos encontrar en cualquier par de cobre. You'redeReading a Preview El T1 (estándar americano) multiplexa la información proveniente de 24 pares telefónicos, mientras que E1 (estándar Europeo) multiplexa 30Unlock canales. T1 sewith envía sobre una red óptica sincrónica denominada fullEl access a free trial. SONET (Synchronous Optical Network), mientras que E1 se envía sobre una red digital de jerarquía sincrónica denominada SDH (Synchronous Digital Hierarchy).


(3) ATM es un protocolo predominantemente de capa 2 (la capa de enlace de datos) desarrollado en la década del 60 por los laboratorios BELL. Éste pretendía proveer una plataforma común para voz, datos y multimedia, que pudiera aventajar la eficiencia de las redes tradicionales orientadas a la conexión, al mismo tiempo que permitían reservar ancho de banda y adoptaban mecanismos para lograr “calidad de servicio” (QoS), a través del establecimiento de circuitos virtuales (cuasi-circuitos). ATM encontró su lugar en el centro de las redes de larga distancia, particularmente en las redes MAN en donde es comúnmente usado para el transporte de FRAME RELAY (Técnica comunicación paratitle brindarservicios Signdeup to vote on this de transmisión de voz y datos a alta velocidad), y también para la multiplexación de tráfico DSL

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2.4.1. Mobilidad WiMAX además de brindar banda ancha para el acceso fij o, prevé cuatro escenarios relacionados con la movilidad: 1. Nómada. En este escenario el usuario puede desconectar su unidad fi ja, trasladarla a otro sitio que puede o no estar bajo la misma cobertura (de la estación base que le corresponda), y reconectarse desde una nueva ubicación. 2. Portable. Aquí el acceso nómada se le proporciona a un dispositivo portátil, que puede ser una notebook con una tarjeta WiMAX, u otro tipo de dispositivo del tipo portátil. 3. Movilidad simple. Este escenario incorpora el handoff entre estaciones base y el suscriptor puede moverse a una velocidad menor a 60Km/h con breves interrupciones (menos de 1 segundo). 4. Movilidad completa. En este último escenario el handoff es mucho mas rápido y el usuario puede desplazarse a velocidades de hasta 120Km/h con interrupciones casi imperceptibles ya que no superan los 50 milisegundos y garantiza además una perdida de paquetes menor al 1%.




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  Figura 17 Soluciones de acceso en función de las nomadicidad, portabilidad y movilidad Useful

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2.5. Interferencias Desplegar una red inalámbrica en comparación a instalar una red Et hernet cableada puede resultar un hecho bastante mas complejo. Dentro de este punto intentaremos describir los desafíos de ingeniería que deberemos afrontar para lograr la instalación de una red inalámbrica, particularmente en lo referente a las limitaciones del alcance.

2.5.1. Interferencia Multi-camino (Multipath) Uno de los mayores problemas que afecta a las redes de radio es el desvanecimiento producido por el fenómeno de multi-camino (multipath fading). Las ondas son sumadas por superposición. Cuando múltiples ondas convergen en un punto, la onda resultante es simplemente la s uma de cada una de ellas. Cuando dos ondas son casi opuestas entre si, el resultado neto es casi cero. Desafortunadamente, en las redes inalámbricas este resultado es mas c omún de lo que uno podría desear. Con antenas omnidireccionales la energía de RF es irradiada en todas las direcciones. Las ondas se esparcen al exterior desde la antena transmisora en t oda dirección y son reflejadas por las superficies en el área de propagación. La Figura 18 muestra un ejemplo muy simplificado de dos estaciones en un área rectangular con ninguna obstrucción.



Figure 18 Múltiples caminos de ondas en un campo sin obstrucciones Sign up to vote on this title

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La Figura 18 muestra 3 caminos desde el transmisor al receptor. LaUseful onda en el receptor es la suma de todas Not useful  las diferentes componentes. Es ciertamente posible que los c aminos mostrados en la figura se combinen entre todos para formar una onda resultante “cero”, en cuyo caso el receptor no comprenderá la transmisión ya que no hay señal que recibir.

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2.5.2. Interferencia Inter-simbolo (ISI) El ISI es un caso especial del desvanecimiento por multi-camino. Las ondas que tomen diferentes caminos desde el transmisor al receptor viajaran diferentes distancias y estarán retrasadas entre sí, tal como lo muestra la Figura 19. Una vez mas, las dos ondas se combinan por superposición, pero el efecto es que el total de la onda resultante es confusa. En la realidad, los frentes de onda provenientes de múltiples caminos pueden ser sumados. El tiempo entre el arribo del primer frente de onda y el ultimo eco, producido por el multicamino, se llama retardo de propagación (delay spread). Grandes retardos de pr opagación requieren mecanismo de codificación mas “conservadores”. La redes 802.11b pueden manejar retardos de propagación de hasta 500 ns, pero obviamente la performance aumenta en la medida que se reduce este retardo. C uando el retardo de propagación es grande, muchas tarjetas reducirán la tasa de transmisión; muchos proveedores señalan que con un r etardo de propagación de 65 ns se puede lograr una de velocidad de 11 Mbps a una tasa error razonable. Existen herramientas de análisis para redes LAN inalámbricas que pueden medir directamente el retardo de propagación.

You're Reading a Preview 19 ISI Unlock full Figure access with a free trial.



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2.6. Mitigando la Interferencia - Sistemas de Antena El estándar de WiMAX posibilita la implementación de soluciones multi-antena con el fin de mejorar el rendimiento del sistema. A través de la utilización de “sistemas avanzados de antena” (AAS), se logra aumentar sensiblemente la capacidad global y la eficiencia espectral del sistema. AAS contiene una gran variedad de soluciones multi-antena, como por ejemplo: diversidad de transmisión, beamforming, y multiplexación espacial.

Diversidad de transmisión: WiMAX especifica varios esquemas de “codificación en blo que espaciotiempo” que pueden ser usados para brindar diversidad de transmisión en el d ownlink. Cuando nos referimos a “diversidad de transmisión” hablamos siempre de dos o mas antenas transmisoras y dos o mas antenas receptoras.

Figura 20 Esquema de un sistema de diversidad de transmisión simple

You're Reading a Preview Beamforming: Este tipo de sistema de antenas consiste en transmitir la misma señal en todas las antenas, pero la clave radica en ponderar y/o desfasar apropiadamente dicha señal en cada elemento de forma tal que Unlock full access with a free trial. el efecto resultante sea la modificación del lóbulo de radiación para lograr un enfoque preciso del haz. De esta forma se logra confinar la energía para lograr un haz en dirección al receptor y lejos de la interferencia, a fin de maximizar la relación señal ruido. La técnica de Beamforming proporciona una mejora With Free Trial significativa en el rango de cobertura,Download capacidad y confiabilidad del sistema. Para realizar una transmisión Beamforming, el transmisor necesita tener un conocimiento exacto de las condiciones del canal. En el caso de utilizar duplexión en el dominio del tiempo (TDD) dicha información está disponibles fácilmente en el receptor debido a la reciprocidad del canal pero si se utiliza duplexión en el dominio de la frecuencia (FDD), es necesario un canal de realimentación (feedback) para conocer las características de dicho canal. WiMAX soporta técnicas de beamforming en el uplink y en el downlink. Sign up to vote on this title

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Multiplexación espacial: WiMAX también soporta la multiplexación espacial, donde múltiples ráfagas de bits independientes se transmiten a través de múltiples antenas. Si el receptor también tiene múltiples antenas, las ráfagas se pueden separar usando procesamiento de “espacio-tiempo”. En vez de aumentar la diversidad, en este caso las antenas múltiples se utilizan para aumentar la velocidad de transmisión o la capacidad del sistema. Asumiendo un ambiente favorable a las reflexiones múltiples, la capacidad del sistema puede ser incrementada linealmente con el número de antenas, cuando se utiliza multiplexación espacial. Por lo tanto, el sistema MIMO 2x2 duplica el throughput de WiMAX. A diferencia de “diversidad de transmisión” y “beamforming”, la multiplexación espacial funciona solamente si la relación señal ruido es buena.

You're Reading a Preview Figura 22 Ejemplos de los diferentes sistemas de multiplexación espacial Unlock full access with a free trial.

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2.7. Arquitectura de Red El estándar IEEE 802.16e-2005 brinda la interfaz inalámbrica para WiMAX pero no define totalmente el end-to-end de la red WiMAX.

You're Reading a Preview Figura 23 Ilustración sobre una posible arquitectura end-to-end de WiMAX Unlock full access with a free trial.

Para este fin se creó un grupo de trabajo dentro del WiMAX Forum llamado NWG (Network Working With Free Trial end-to-end de la red, arquitectura, y Group), el cual es responsable por el Download desarrollo de los requerimientos protocolos para WiMAX. En la Figura 24 podemos observar los diferentes grupos de trabajos que integran el WiMAX Forum.


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El NWG ha desarrollado un modelo de red referencial para ser utilizado como un marco de arquitectura para los desarrollos WiMAX y con el fin de asegurar la interoperabilidad entre varios equipos y operadores WiMAX. Dicho modelo está basado en un modelo de servicio IP, y prevé una arquitectura de red unificada para soportar desarrollos fijos, nómades y móviles. La Figura 25 muestra una ilustración simplificada de una arquitectura de red WiMAX basada en IP. El total de la red puede ser dividido en tres partes:

1- Estaciones Móviles ( MS), usadas por el usuario final para acceder a la red 2- Red de servicio de acceso ( ASN), la cual comprende una o mas Estaciones Base (BS) y uno o mas gateways ASN los cuales forman la red de acceso inalámbrica de borde 3- Red de servicio de conectividad ( CSN), la cual brinda la conectividad IP. El NWG define tanto las entidades funcionales como así también las interfaces entre ellas:

Estación Base (BS): La BS es responsable de proveer la interfaz inalámbrica al MS. Otras funciones que pueden ser parte de la BS son las llamada de “gestión para la micro-movilidad”, tal como: handoff triggering y tunnel establishment, radio resource management, QoS policy enforcement, traffic classification, DHCP (Dynamic Host Control Protocol) proxy, key management, session management, y multicast group management. Gateway de Red de Servicio de Acceso (ASN-GW): ASN normalmente opera como un punto You're ReadingElagateway Preview de agregación de trafico de la Capa 2 (enlace de datos). Otras funciones que pueden ser parte del ASN-GW son: control de admisión, almacenamiento losaccess perfiles deausuarios Unlockde full with free trial.y claves de encriptación, funcionalidad AAA (authentication, authorization and accounting), establecimiento y gestión del “mobility tunnel” entre la BS y el usuario, QoS, y enrutamiento al CSN. Download With Free Trial Red de servicio de conectividad (CSN): El CSN brinda conectividad a Internet, ASP, otras redes públicas y/o redes corporativas. El CSN forma parte del NSP e incluye los servidores de AAA que soportan la autenticación para los dispositivos, usuarios, y servicios específicos. El CSN brinda seguridad y asegura el QoS a cada usuario. También es responsable por la gestión del direccionamiento IP, soporta roaming entre diferentes NSPs, gestiona las ubicaciones entre los ASNs, como así también la movilidad y el roaming entre ellos. Además, el CSN puede brindar funciones de gateway o de interoperabilidad con otras redes, tal  como la PSTN (public switched telephone network), 3GPP, y 3GPP2. Sign up to vote on this title

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La arquitectura está definida de forma tal que múltiples actores puedan ser parte de la cadena de valor de los servicios que WiMAX puede proveer. Es decir, la arquitectura da espacio a tres entidades de negocios separados:

1- Proveedores de acceso de red ( NAP), los cuales son dueño y operan el ASN 2- Proveedores de servicios de red ( NSP), los cuales brindan conectividad IP y servicios WiMAX a los abonados utilizando la infraestructura ASN provista por uno o mas NAPs 3- Proveedores de servicios de aplicación ( ASP), los cuales pueden proveer servicios de valor agregado tales como aplicaciones multimedia utilizando IMS (IP multimedia subs ystem) y VPNs (virtual private networks) corporativas.




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Parte II PLAN DE NEGOCIOS 3. Introducción El término WiMAX (Interoperabilidad Mundial para el Acceso Microondas) se ha convertido en sinónimo del estándar IEEE 802.16. En su “release” original, el uso del estándar 802.16 estaba diseñado para funcionar dentro de bandas licenciadas en el rango de frecuencia de 10 a 66 GHz . Enmiendas subsecuentes ampliaron el estándar 802.16 a fin de poder prescindir de la necesidad de una línea de vista (se incorpora tecnología NLOS), tanto para bandas licenciadas como para no-licenciadas en el rango de frecuencia por debajo de los 11 GHz . De esta forma, se llenó el hueco entre la LANs Inalámbricas y las redes de gran cobertura, permitiendo a los sistemas WiMAX proporcionar una alternativa inalámbrica-fija rentable frente a las líneas DSL y de Cable convencionales, en áreas donde estas tecnologías están fácilmente disponibles. WiMAX también puede proporcionar una solución de acceso de banda ancha rentable en áreas suburbanas, donde comúnmente la cobertura del DSL y el Cable es limitada. La actual evolución de IEEE 802.16 amplia el estándar para permitir aplicaciones móviles que proporcionen al acceso de banda ancha directamente a dispositivos WiMAX portátiles, que puede ir desde los smartphones y PDAs hasta computadoras portátiles. Nuestra meta ahora será proporcionar un detallado análisis de un caso de negocio, basado en la tecnología WiMAX en un uso inalámbrico-fijo, para la implementación de una Red de Acceso Inalámbrica en la V illa de Merlo, San Luís - Argentina. Analizaremos dos modelos de mercados (Residencial y PyME) en un mi smo escenario demográfico (ex urbano / rural) para aplicaciones del tipo inalámbrico-fijo. Para el desarrollo del caso de negocio, tomaremos muchas suposiciones queYou're son parámetros típicos en este tipo de a nálisis. Puntualmente, nos Reading a Preview basamos en las premisas que plantea el Wi MAX Fórum para tal fin (Fuente: Business Case Models for Fixed Broadband Wireless Access based onfull WiMAX Unlock accessTechnology with a free and trial.the 802.16 Standard - White Paper) Para comprender la topología de una red WiMAX, debemos pensar en una red MAN inalámbrica que se configura del mismo modo que una red celular tradicional con estaciones Download With Free Trial base (BS) estratégicamente localizadas, las cual utilizan una arquitectura del tipo punto-a-multipunto a fin de brindar servicios sobre un radio de hasta algunos kilómetros en función de la frecuencia, la potencia transmitida y la sensibilidad del receptor. Para áreas con baja densidad demográfica, el alcance estará limitado por la capacidad propia de la BS antes que por la superficie a cubrir, en función del ancho de banda disponible. Las BS se conectan a la red principal (core) a través de l o que se conoce comúnmente como “backhaul”; normalmente este vinculó se hace por enlaces de fibra óptica (FO) o por enlaces microonda punto-a-punto. Desde el comienzo, la tecnología fue pensada como el medio para brindar en forma inalámbrica el acceso Sign up to vote on this title de banda ancha de última milla para un área metropolitana (MAN), con una performance y servicios igual, o mejor, que los servicios DSL tradicionales, las redes de Cable o losUseful servicios de Not líneauseful T1/E1 arrendados.

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4. Descripción De Una Necesidad Concreta La villa de merlo ubicada al norte de la provincia de San Luis, goza de características naturales aptas para la recreación y el turismo, desde hace ya muchos años la actividad se ha ido incrementando y hoy por ho y la economía de la región gira entorno a estos servicios. En este como en todos los centros turísticos surgen una variedad de necesidades alrededor de las comunicaciones, desde el punto de vista del visitante es necesaria la telefonía y mas aun el acceso a i nternet que hoy es parte de la vida cotidiana de todos. Actualmente se ha detectado que el turista prioriza aquellas opciones de alojamiento que cuentan con acceso de banda ancha a internet, y mas aun si esta es inalámbrica. Gracias a este fenómeno, sumado a la necesidad de los comerciantes de publicar sus servicios a través de la web, el incremento en la demanda del acceso de banda ancha crece día a día. Por otro lado, el incremento del acceso de banda ancha trae aparejado la necesidad de infraestructura de última milla apta para este servicio, lo cual de adoptarse una solución “alámbrica” implicaría recambios de líneas existentes, incremento en la cantidad de cableado aéreo y/o canalizado que generan un impacto visual negativo, y arruinan el entorno natural y la vista de la villa. Actualmente la “Cooperativa Telefónica de Merlo LTDA”, monopoliza el servicio de acceso de telefonía básica como así también los servicios de dial up y banda ancha para Casa de Familia, Comercio y Negocios de Explotación de Internet, en la Tabla 6 se muestran las elevadas tarifas de los acceso y el escaso ancho de banda ofrecido.




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5. Propuesta Para la Necesidad Detectada A través de una solución WiMAX, la cooperativa podría bajar sus costos, ergo, también las tarifas de los servicios ofrecidos o bien aumentar las calidades y capacidades de dichos servicios manteniendo las tarifas (para nuestro análisis nos inclinaremos por la segunda opción) además de prescindir del cableado de última milla que insume mucha inversión en cobre y obras civiles; sumado a todo esto, es muy interesante contar con la posibilidad de migrar paulatinamente a telefonía IP. Son muchas las bondades de la tecnología IP, principalmente nos permite la convergencia de las comunicaciones de voz y datos en un solo canal, reduciendo costos en los enlaces, costos de los mantenimientos a las centrales telefónicas y costos en la infraestructura de cableado con una buena calidad de voz en la transmisión; además de proporcionar escalabilidad y evolución de la propia red o bien flexibilizar la integración con cualquier nueva tecnología. Por ejemplo a través del, próximamente en fase comercial, “triple play” el usuario podría contar con video adicionalmente de voz y datos. Sobre esta plataforma multi-servicio puede montarse aplic aciones del tipo video bajo demanda o video llamada. La intención del presente trabajo es elaborar un plan de negocios a fin de presentárselo a la cooperativa como un proyecto factible desde el punto de vista técnico y económico. Con está propuesta la cooperativa podrá brindar servicios de Banda Ancha de ma yor calidad manteniendo las tarifas que actualmente están en vigencia con lo cual captara una mayor cantidad de clientes. Además contratando el servicio de Banda Ancha opcionalmente se podrá contratar el servicio de telefonía IP el cual contempla una tarifa plana para llamadas locales y precios muy bajos en llamadas Nacionales e Internacionales. De está forma podrá ir migrando a l os usuarios paulatinamente la nueva tecnología sobre el vinculo inalámbrico reduciendo así los costos Reading de operación y mantenimiento de la a ntigua red. You're a Preview El acceso de Banda Ancha se proporcionará únicamente en forma inalámbrica por l o tanto el cableado existente se seguirá usando únicamente parafull telefonía Cuando el porcentaje de usuarios de Unlock accesstradicional. with a free trial. Telefonía IP supere ampliamente al porcentaje de usuarios de t elefonía tradicional se podrá completar la migración a Telefonía IP (Aunque no soliciten el servicio de Banda Ancha) con la posibilidad de desmontar la antigua red y recuperar la inversiónDownload en cobre. With Free Trial Algunos factores que ayudan a la elección de esta tecnol ogía son: 1 - Las condiciones topográficas existentes, cotas naturales de terreno propicias para la instalación de un punto de acceso inalámbrico. Sign up to vote on this title



2 - Minimización del impacto visual, importante para no agredir el entorno natural, clave en el desarrollo del turismo.  Useful  Not useful 3 - Minimización de obras civiles, lo cual reduce el CAPEX del proyecto.

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5.1. Propuesta Técnica El diseño de la red plantea la necesidad de 2(dos) estaciones bases (BS) tri-sectoriales de 120°, símil a las utilizadas en telefonía celular. El primer sitio estará ubicado en el centro de la villa, mas precisamente en la calle Poeta Agüero 770, donde funciona actualmente la Cooperativa Telefónica de Merlo Ltda. La BS se instalará en una antena existente de 35 m, emplazada en la azotea del propio edificio. El segundo sitio está ubicado a 3km del centro, en el barrio “Los Nogales”. La BS se instalará en un terreno arrendado para tal fin, donde se erigirá una antena del tipo mono poste auto-soportado de aprox. 30 m, emplazada a la vera del camino “cantata del bosque natal”. En la sede de Poeta Agüero 770, la Cooperativa cuenta con los puntos de conexión a la PSTN e INTERNET, por lo que en este sitio se instalarán tanto el equipamiento WiMAX como así también los equipos del Core & Edge (Routers, Servidores para Gesti ón, Voip Server y Session Border Controler) El Backhual que dará conectividad entre estos sitios, se logrará a través de un enlace microonda SDH de jerarquía STM-1 (155Mbps); donde las parábolas se montarán en la misma estructura q ue las BS. A continuación en la Figura 26 esquematizamos la ubicación de este radio enlace.

Antena Cooperativa Antena 2 Latitud: 32° 20´ 31.90" S Latitud: 32° 20' 38.00" S Longuitud: 65°You're 00´ 55.78" O Longuitud: 64° 59' 1.90" O Reading a Preview Altura: 858 m Altura: 1.015 m Unlock full access with a free trial.



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Figura 26 Esquema ubicación antenas

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6. Análisis de Diferentes Proveedores 6.1. Presentación de Proveedores En el siguiente cuadro se detallan las líneas de producto de los proveedores más importantes de WiMAX.

Compania Siemens/Nokia Alvarion Motorola Samsung Alcatel-Lucent

Linea de Producto WayMAX BreezeMAX MotoWi4 FastLeader Evolium 9100

Base Station Si Si Si Si Si

CPE

Mobile Terminal

Si Si

802.16-2004 OFDM Si Si

Si Si

802.16e OFDMA Si Si Si

Si (ZyXEL) Si (ZyXEL)

6.2. Cuadros comparativos. A continuación se presentan los cuadros comparativos, mediante los cuales evaluaremos los di versos equipamientos respecto a los diferentes proveedores del mercado de telecomunicaciones actual. En ellos expondremos las diferentes fortalezas y debilidades que hemos evaluado de acuerdo a las características técnicas presentadas en la documentación de cada uno de los proveedores.




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6.2.1.

Marca: Siemens/Nokia (Joint Venture) Producto: WayMAX




 Fortalezas - Se espera la RevE de WayMax pronto - Fuertes en dispositivos terminales, especialistas en

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Debilidades - Bajo soporte de servicios a nivel local - No soportan Antenas Inteligentes

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PAG. 51 de

6.2.2.

Marca: Alvarion Producto: BrezeeMAX




Fortalezas - Lideres de mercado en lo referente a 802.16d - Productos Económicos - Gran adaptabilidad a nuevos participantes

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Debilidades  Useful  Not useful - Hicieron una gran inversión en desarrollar la RevD, por lo tanto no se espera a mediano plazo desarrollos RevE

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6.2.3.

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Marca: Motorola Producto : Moto Wi4



Fortalezas - Fuerte compromiso con la RevE - Importante trayectoria en lo referente al acceso de banda ancha inalámbrica


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Debilidades Not useful  Useful - No incorpora antenas  inteligentes - Debido a la insistencia de contar con terminales y chipsets propios, los desarrollos end-to-end no se

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PAG. 53 de

6.2.4.

Marca: Samsung Producto : FastLeader




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PAG. 54 de

6.2.5.

Marca: Alcatel-Lucent Producto : Evolium 9100




 Fortalezas - Íntegramente comprometidos con la RevE

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Debilidades - No posee CPEs Propios (pero recomienda los

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6.3. Elección del Proveedor En base al análisis de Fortalezas y Debilidades realizado entre los equipos que presentan los distintos proveedores, hemos elegido a Alcatel-Lucent a fin de realizar el análisis particular de nuestra implementación del caso de negocio WiMAX. Las características técnicas que se destacan frente a las otras alternativas, y que nos favorecen en este proyecto en particular, son: la implementación de AAS y tecnología MIMO junto con una alta potencia de salida logrando así una gran y eficiente cobertura con CPEs de interior. Otra fortaleza que nos inclinó a la elección de este proveedor fue que sus equipos están basados en la Re vE del estándar 802.16 (WiMAX movil), quedando abierta la posibilidad de incorporar el concepto de movilidad en la red inalámbrica propuesta. Sin embargo el factor decisivo es el gran soporte local con el que cuenta Alcatel-Lucent debido a que esta Corporación Anglo-Francesa decidió radicar estratégicamente el centro de competencia de WiMAX para LatAm, aquí en Buenos Aires. Hemos seleccionado este único proveedor para todo el equipamiento del end-to-end de este pro yecto, dado que tratar con múltiples proveedores demanda una mayor diversificación de procesos. Respecto a los CPE, es valido aclarar que si bien Alcatel-Lucent no es fabricante, c omercializa directamente los productos ZyXEL, quien es “Partner” en este tipo de despliegue. Además el hecho de contratar un único proveedor aumenta el monto del c ontrato a celebrar y ello permite un mayor margen de negociación y financiación en los precios acordados.




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7. Descripción de la Red de Acceso Inalámbrica Adoptada La red de acceso local WiMAX de Alcatel incluye los siguientes elementos: Base Station Equipment (BTS) Alcatel 9116

La Base Station conecta a la Subscriber Station con el Backbone (o Backhaul) y se puede ver como el equivalente inalámbrico de un HUB en una red MAN.

RAN acces Controller (WAC) Alcatel 9160

El WAC provee la conectividad del usuario final con el resto de la red (Redes corporativas, Internet, Core, etc.) y da soporte a la movilidad. Éste también juega un rol fundamental durante la autenticación y la autorización de los usuarios. Basándose en los resultados de l a autenticación puede permitir que el usuario acceda a la red, acceda solo a servicios locales limitados o se le niegue por completo el acceso. RAN Network Managment ALCATEL 1353-WR OMC-R

EL OMC-R de Alcatel provee un set completo de operaciones y funciones de mantenimiento mientras asegura la Calidad de Servicio (Opcional). Con la integración de un set completo características avanzadas de managment orientadas a las necesidades especiales de la red y listas para ser enviadas a l os sistemas de información del operador. Outdoor/Indoor/PCMCIA/Embebed CPEs

Muchos terminales de usuario basados en 802.16 estarán disponibles en el mercado dependiendo del servicio que será ofrecido: •

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Stand Alone Customer Promise Equipment (CPE)

Para ofrecer servicios DSL inalámbrico, a hogares u oficinas, el modem puede ser tanto ¨indoor¨ You're Reading a Preview (sefl install, plug & play) o ¨outdoor¨. Algunos de estos equipos incluyen opcionalmente VOIP y Access Point Wi-Fi. Unlock full access with a free trial. Nomadic User Equipment

With Trial Las laptops o PDA´s puedenDownload estar equipadas conFree tarjetas PCMCIA basadas en el estándar 802.16e.

Radio SDH ALCATEL 9600 LSY (STM-1)

Este equipo brindará el enlace microondas punto-a-punto necesario para lograr el Backhaul del sistema.

Estructuras

Para el caso de la BS a instalarse en el sitio de la Cooperativa se utilizará estructura existente. En cambio  para el caso de la BS alejada del centro se propondrá un mono poste Signauto-soportado up to vote onecológico this title a fin de minimizar el impacto visual.

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7.1. Alcatel 9116 Base Station La estación base compacta Alcatel 9116 basada en IEEE 802.16e ha sido diseñada con el objetivo de facilitar la adquisición del sitio y la instalación en una gran variedad de desarrollos mientras ofrece una operación eficiente y flexibilidad para evoluciones futuras. La estrategia de desarrollo del producto está basada en l os siguientes principios clave garantizando la optimización del costo total del emprendimiento: •

• •

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Arquitectura Flexible: Permite configuraciones optimizadas para responder a los requerimientos de los distintos operadores y las limitaciones de los sitios. Además permite compatibilidad hacia atrás de los nuevos módulos. Numero reducido de módulos y conexiones plug & play Uso general de DSP y FPGA en vez de chipsets específicos lo que permite una estrategia de alcalización únicamente de software para poder introducir nuevas características en los equipos ya instalados. Estrategia multi-accero y multi-standard

Reducción de los costos recurrentes: Debido a su reducido ta maño y al su bajo consumo de energía, la estación base WiMAX disminuye significativamente los costos de lising del site y las expensas de energía. Reducción de los costos de operación y mantenimiento de la red: Todas las funciones requeridas para la operación y mantenimiento de las estaciones base y de la red, basadas en la infraestructura ALCATEL, permite un manejo simple y eficiente minimizando las perturbaciones de la red. • • • • • • •

You're Reading a Preview Operación y expansión sencilla. Concepto de montaje modular. Unlock full access with a free trial. Plug & Play (un solo modulo) y tiempos de instalación reducidos. Gabinete con caja de conexiones integrada. Download With Free Trial Auto-test No necesita mantenimiento preventivo (configuración estándar) Dos versiones de software (hot standby)


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