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Red de Acceso y Transporte – Primavera 2009 Prof. Cristian Troncoso V.

Tecnología Wimax IEEE 802.16

INTRODUCCION La solución para la red de acceso inalámbrica, fija de banda ancha es hoy, aunque con algunas dificultades, la tecnología Wimax… Se han implementado ya gran cantidad de nodos (BS) en Santiago y regiones, para dar solución al problema de cobertura a clientes que no tienen acceso a una red cableada de pares de cobre, o una red HFC, lo cual permite que las compañías que no tienen esta planta externa, puedan expandir sus servicios a través de RF a un costo mas bajo y un tiempo de instalación mas breve que una instalación normal. Las concesiones de frecuencia están hoy principalmente en manos de Telmex, VTR y Entel .

El Standard 802.16 802.16 (Dic 2001)

802.16c (2002) 802.16 Enmienda Perfiles de Sistema WiMAX 10 - 66 GHz

802.16a (Ene 2003)

802.16REVd (802.16-2004) (Oct 2004)

802.16e (802.16-2005) (Dic 2005)

• Extensión para 2-11 GHz: Dirigido hacia “Sin línea de vista”, Aplicaciones puntomultipunto como acceso “last mile” a banda ancha • Agrega Perfiles de Sistema WiMAX y Errata para 2-11 GHz

• Mejoras en MAC/PHY para soportar suscriptores a velocidades vehiculares

nacap La Familia 802.16x

Redes Inalámbricas - Wi Max • Wi Max (Worldwide Interoperability for Microwave Access) •Basada en el protocolo IEEE-802.16x •Movilidad restringida: Acceso inalámbrico fijo de banda ancha •NLOS •Mayor cobertura. Redes Inalámbricas Metropolitanas •Tasas de transferencia de hasta 70 Mbps. •En Chile Coincide con la banda asignada al Servicio Público Telefónico Local Inalámbrico. (WLL) •Banda Licenciada

WLL

• El servicio está normado por la resolución exenta N° 1.498 de 1999, del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, y sus modificaciones. • La norma dividió la banda de frecuencias en bloques. A

3400

3425

B

C

3450

D

3475

A’

3500

B’

3525

C’

3550

• Bloques Regionales

: A y C.

• Bloques Nacionales

: B y D.

D’

3575 3600

MHz

Autorizaciones

• El primer concurso se realizó en el 2001: 9Bloque A (Todas las regiones). ENTEL Telefonía Local S.A. 9Bloque B (Nacional). ENTEL Telefonía Local S.A. 9Bloque C, (Regional, 8°, 9°, 10° y 11°). Compañía Nacional de Teléfonos, Telefónica del Sur S.A. Posteriormente, renunció a sus concesiones en las regiones 8°, 9° y 11°.

Autorizaciones

• El segundo concurso se realizó en el 2005: • (se concursaron las bandas de frecuencias que quedaron disponibles en el 2001 ) • Adjudicación. 9Bloque C (Regional, de la 1° a la 9°). VTR Banda Ancha S.A., (Regional, 11° y 12°). Telefónica CTC Chile S.A. 9Bloque D (Nacional). Telmex Servicios Empresariales S.A.

Evolucion de la tecnologia

Aplicaciones de 802.16

Topologia basica WIMAX

Descripción de la capa física

Características: • •

•

•

•

WiMAX es NLOS (Non Line of Sight). Esto significa que no necesita la línea de visión de las antenas. Posee multiplexión OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que permite la transmisión simultánea de señales múltiples a través de cable o por aire en diversas frecuencias, con el espaciamiento ortogonal de estas frecuencias para prevenir interferencias; Soporte para antenas inteligentes: WiMAX soporta mecanismos que son uno de los métodos más importantes - de mejora de la eficacia espectral en redes inalámbricas; El estándar IEEE 802.16a soporta dos topologías de red: el puntomultipunto y la topología mesh (malla). La topología mesh permite comunicación de suscriptor-para-suscriptor; Calidad de Servicio (quality of service): el QoS califica una operación NLOS sin la distorsión severa de la señal debido a la existencia de edificios, las condiciones del tiempo (meteorología) y vehículos;

Más Características: • •

• • • •

Seguridad: El estándar IEEE 802.16 incluye medidas para privacidad y criptografía inherentes en el protocolo. El estándar implementa la autenticación de los instrumentos con certificados x.509 . Opera en bandas licenciadas y no licenciadas. Las bandas licenciadas son la 2.4 GHz (banda poluída) y 5.8 GHz. Pues el estándar WiMAX se proyecta para transmisiones outdoor en largas distancias. Las bandas permitidas son de 3.5 GHz y 10.5 GHz (con algunas variaciones). Tasa de transmisión de hasta 75 Mbps. Los espectros de frecuencias son: IEEE 802.16a dos a once GHz y IEEE 802.16e dos a seis GHz; Alcance de 50 kilómetros (NLOS) y en áreas de densidad demográfica alta de 8 hasta 10 kilómetros; Utilizado para la transmisión de voz, vídeo y datos; El WiMAX posee un Forum (www.wimaxforum.org/home) con la adherencia de 104 miembros. Vale destacar: Alcatel, Siemens, Wavesat, WiLAN, Alvarion entre otros.

OFDM •

En una comunicación inalámbrica a alta tasa de bit, se requiere un gran ancho de banda, en estos casos el canal es susceptible a ser selectivo en frecuencia (no plano). Dividir el ancho de banda total en canales paralelos más angostos, cada uno en diferente frecuencia (FDM), reduce la posibilidad de desvanecimiento por respuesta no plana en cada subportadora. Cuando estas subportadoras son ortogonales en frecuencia, se permite reducir el ancho de banda total requerido aún más, como se muestra en la siguiente figura

Fundamentos de OFDM OFDM a) Técnica Convencional b) Con Portadoras Ortogonales

La división de serial a paralelo crea Sub-Stream de reducida tasa de datos (incrementando la duración del símbolo)

Fundamentos de OFDM •

Además se introduce un Ciclo de Prefijo (CP) que permite eliminar la Interferencia de Inter-Símbolo.

Referencias Alvarion: BreezeACCESS OFDM

Fundamentos de OFDM OFDM En un sistema OFDM los recursos están disponibles en el dominio del tiempo por medio de símbolos OFDM y en el dominio de la frecuencia por medio de las Sub-Portadoras.

Burst: Trama ó ráfaga de datos

TDD • TDD permite al ajuste de downlink/uplink. • TDD asegura la reciprocidad del canal para una ayuda mejor de la adaptación del acoplamiento. • Desemejante de FDD, que requiere un par de canales, TDD requiere solamente un solo canal para el downlink y el uplink. • Los diseños del transmisor-receptor para las puestas en práctica de TDD son menos complejo y por lo tanto menos costosos.

Handoff en WIMAX Existen tres métodos apoyados dentro del estandar 802.16e, los cuales son: • HHO: Handoff Duro • FBSS: Conmutación Rápida de estación base • MDHO: Macro Diversidad de Handoff HHO el delay debe ser menor a 50milisegundos. De estos modos, sólo es obligatorio el HHO siendo FBSS y MDHO opcionales.

nacap

MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output)

Presenta múltiples antenas tanto en los extremos de transmisión como de recepción con el fin de obtener altas tasas de datos y una calidad de transmisión mejorada. En el core de MIMO, existe procesamiento de señal de tiempo y espacio. Específicamente, la distribución de múltiples antenas combina los ámbitos temporales y espaciales para el procesamiento de la señal. MIMO utiliza la tecnología de codificación de tiempo y espacio y términos de código de diseño de ambos ámbitos y transmite streams de bit de información de modo simultáneo de antenas múltiples cuando utiliza la naturaleza ortogonal de la secuencia de transmisión de antenas para obtener ganancias

PARAMETROS RF

Conclusiones • Wimax es una solución para redes inalámbricas de tipo MAN. • Por su arquitectura es mas fácil implementar una red de acceso a través de Wimax a diferencia de una red de cable de cobre o una red de HFC. • Wimax utiliza modulación adaptiva, esto varía según las condiciones de conexión a la antena. • Wimax al trabajar con propagación por reflexión, permite cubrir áreas, que con un enlace de microondas no podría, ya que no es necesario línea vista.