WiMAX WiMAX son las siglas de Worldwide Interoperability for Microwave Access (interoperabilidad mundial para acceso por microondas). Es una norma de transmisión de datos usando ondas de radio. Es una tecnología dentro de las conocidas como tecnologías de última milla, también conocidas como bucle local. que permite la recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de radio. El protocolo que caracteriza esta tecnología es el IEEE 802.16. Una de sus ventajas es dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue de cable o fibra por la baja densidad de población presenta unos costos por usuario muy elevados (zonas rurales).

INGRESO DEL WIMAX A COLOMBIA Bucaramanga, una ciudad colombiana de tamaño medio, es la primera del país, y una de las primeras de Latinoamérica y del mundo, en disponer de una red gigante de acceso a Internet inalámbrico bajo el concepto WiMax. WiMax es una tecnología saliendo apenas de cocción. Un “Foro Wimax” en donde participan Intel, los principales fabricantes de tecnologías inalámbricas y muchas otras compañías claves del sector de las telecomunicaciones del mundo, ha pasado un par de años definiendo asuntos técnicos, comerciales y legales de esta idea brillante: en vez de pequeños “hot spot”, es decir, los populares puntos de acceso inalámbrico de radio no mayor a cien metros, que se encuentran en aeropuertos, hoteles y parques, ¿por qué no crear un gran “hot spot” que cubra toda una ciudad? Eso es Wimax, un protocolo para cubrir con una red inalámbrica ciudades enteras. Se requiere, por supuesto, que los computadores portátiles, los PDA y los teléfonos celulares cuenten con el chip que les permita conectarse a estas redes.

EVOLUCION DE ESTANDARES

PROTOCOLOS Estándar Descripción 802.16 Utiliza espectro licenciado en el rango de 10 a 66 GHz, necesita línea de visión directa, con una capacidad de hasta 134 Mbps en celdas de 2 a 5 millas. Soporta calidad de servicio. Publicado en 2002. 802.16a Ampliación del estándar 802.16 hacia bandas de 2 a 11 GHz, con sistemas NLOS y LOS, y protocolo PTP y PTMP. Publicado en abril de 2003 802.16c Ampliación del estándar 802.16 para definir las características y especificaciones en la banda d 10-66 GHz. Publicado en enero de 2003 802.16d Revisión del 802.16 y 802.16a para añadir los perfiles aprobados por el WiMAX Forum. Aprobado como 802.16-2004 en junio de 2004 (La última versión del estándar) 802.16e Extensión del 802.16 que incluye la conexión de banda ancha nómada para elementos portables del estilo a notebooks. Publicado en diciembre de 2005

¿Cuál era el objetivo?

¿Cuál era el objetivo?

BANDAS DE OPERACION

WIMAX FORUM Objetivo: PROMOVER Y CERTIFICAR la compatibilidad e interoperabilidad de los productos para WMAN.

WIMAX FORUM: CERTIFICACIONES Realizadas por CETECOM (Malaga, españa) Por ahora las certificaciones solo se dan para IEEE-802.16 2004 y se entregan de este modo:

CERTIFICACIONES Certificarse requiere tiempo y dinero. Por otro lado proveedoores como Motorola, Alcatel, Navini, NextNet y Nortel han decidido desarrollar exclusivamente productos 802.16e.

CERTIFICACIONES No hay equipos del estándar “e” certificados, todos son BASED IN….. Se prevé tener certificaciones en el próximo año del estándar 802.16e.

PROGRAMACION DE CERTIFICACIONES

REGULACION EN COLOMBIA

REGULACION EN COLOMBIA Resolución 2064 del 2005: Atribución y planificación de bandas para BWA. A, B, C: Técnica FDD. Fueron adjudicadas a operadores de larga distancia Las bandas restantes serán utilizadas por los operadores departamentales o regionales.

RADIO PLANNING CARACTERISTICAS TECNICAS 802.16e

MODULACIÓN EN WIMAX OFDM: OFDMA: (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), es una técnica de multiplexación multiportadora que proviene de la década de 1960, pero que ha resurgido en la actualidad por sus aplicaciones en transmisiones inalámbricas. La base del OFDM reside en la combinación de múltiples portadoras moduladas solapadas espectralmente, pero manteniendo las señales moduladas ortogonales, de manera que no se producen interferencias entre ellas. Además, es posible utilizar diferentes técnicas de modulación entre portadoras, con lo cual se consigue una funcionalidad extra. OFDMA: también denominada como multiuser-OFDM, permite a múltiples usuarios transmitir en diferentes subportadoras por cada símbolo OFDM. Así, se asegura que las subportadoras se asignan a los usuarios que ven en ellas buenas ganancias de canal.

Características Técnicas: OFDM Técnica de transmisión multiportadora OFDM (Orthogonal Frecuency Division Multiplexing). Divide el ancho de banda disponible en diferentes subportadoras de banda estrecha (FDM).

Características Técnicas: OFDM

Características Técnicas: OFDM

Características Técnicas: OFDM

Compatibilidad entre 802.16-2004 y 802.16e Básicamente por la tecnología de acceso: En 802.16e el acceso se hace al mismo tiempo en conjuntos de subportadoras diferentes, mientras que en 802.16-2004 el acceso se hace en diferentes tiempos a todas las subportadoras.

Características Técnicas: Link Adaptation LINK ADAPTATION: Modulación y codificación adaptativa

Características Técnicas: Adaptative Antennas System La técnica consiste en ajustar el ángulo y ancho del lóbulo de la antena dependiendo donde este el trafico.

Características Técnicas: MISO/MIMO Utilizar no una sino varias antenas en el lado Tx ó Rx para aplicar la técnica de diversidad de ruta, mejorando las características del enlace de radio.

Características Técnicas: Reuso Fraccional de Frecuencias. Los usuarios que estén en el centro de la celda, tienen disponibles todos los subcanales, pero los que estén en los bordes solo pueden operar una fracción de todos los subcanales disponibles. F = F1+F2+F3

ARQUITECTURA DE UNA RED 802.16e

APLICACIONES 802.16e

ESTADO DEL ARTE A NIVEL MUNDIAL REDES 802.16E

RESULTADOS EXPERIMENTALES 802.16e Ya desde 2004/2005 DoCoMo revelo resultados detallados de pruebas de campo de 4G La compañía dijo que alcanzo una velocidad máximo de transmisión de datos de 300Mbps con un promedio de 135Mbps en un carro moviéndose a una velocidad de 30Km/h, en áreas distantes entre 800mts y 1km de la estación base. NTT DoCoMo pretende alcanzar velocidades mucho mayores agregando la tecnología MIMO, que utiliza múltiples antenas, al sistema inalámbrico actual. El objetivo es alcanzar 1Gbps sin movimiento.

RESULTADOS EXPERIMENTALES 802.16e Samsung presento una conexión en la cual fueron capaces de transmitir datos con tasas de 100Mbps entre el transmisor y los receptores móviles. La demostración se hizo a bordo de un autobús que viajo a mas de 60Km/h en la isla de Jeju, al sur de Korea del Sur.

SEGURIDAD EN LAS REDES WIMAX La seguridad y la integridad de la información que se transmite a través de las redes inalámbricas han traído bastantes críticas porque, según apuntaban algunos expertos, podía interferir en otras redes de comunicación o exponerse a robo de datos. Sin embargo, este campo ha avanzado muy rápidamente y, actualmente, se puede decir que las redes Wireless alcanzan unos niveles de seguridad muy similares a las de cable. WiMAX presenta además ventajas como la QoS (Calidad de Servicio), seguridad en las comunicaciones a nivel de acceso al medio, o la escalabilidad de la solución, como características intrínsecas a ella. Estas funcionalidades la capacitan como medio válido para la provisión de servicios que van más allá de un acceso a Internet de banda ancha de los usuarios en cobertura. Así, WiMAX es adecuado para VoIP, videoconferencia, y en general servicios de banda ancha con restricciones de tiempo real.

SEGURIDAD EN LAS REDES WIMAX AUTENTIFICACIÓN DE RED: El proceso de autenticación para una red WiMAX se realiza de dos modos: unilateral y mutuo. Unilateral se realiza cuando una BS (estación baja) autentica a un MS (estación móvil), y Mutuo cuando una BS autentica a un MS y dicho MS autentica a tal BS. Toda implementación WiMAX debe contar con autenticación unilateral. La autenticación se realiza mediante el uso de un protocolo de intercambio de clave pública, que asegura no sólo la autenticación sino además el establecimiento de claves de encriptación. En estos esquemas cada entidad debe tener una clave privada y otra pública, y la seguridad se garantiza mientras toda clave privada se mantenga secreta para el resto de entidades de la red. WiMAX maneja el protocolo de intercambio mediante PKM (Privacy Key Management)

SEGURIDAD EN LAS REDES WIMAX AUTORIZACIÓN: Tras la autenticación, cada MS de la red debe requerir autorización de una BS. Este proceso se conoce como SAID (Security Association Identification). Dicha autorización incluye la petición del certificado X.509 del MS, además de algoritmos de encriptación e identificación criptográfica. Como respuesta a tal petición, la BS realiza la validación necesaria (mediante interacción con un servidor AAA Authentication, Authorization and Accounting de la red) y se responde a la petición de autorización que contiene la clave AK encriptada, con validez temporal, además de un SAID. Este proceso además se debe realizar de manera periódica, para renovar la validez del permiso del MS en la red.

SEGURIDAD EN LAS REDES WIMAX ENCRIPTACIÓN: La autenticación y autorización se consigue mediante asignación de claves de autorización, de 160 bits. La clave de encriptación se obtiene directamente de dicha clave AK, y es de 128 bits. La KEK (Key Encryption Key o Número de claves de cifrado) no se usa para encriptación del tráfico de datos, sino que se requiere una nueva TEK (Traffic Encryption Key o Tráfico de claves de cifrado), generada como un número aleatorio en la BTS, utilizando un algoritmo de encriptación TEK, a partir de dicha KEK.

TOPOLOGÍAS Topología punto a punto Una red punto a punto es el modelo más simple de red inalámbrica, compuesta por dos radios y dos antenas de alta ganancia en comunicación directa entre ambas. Este tipo de enlaces se utilizan habitualmente en conexiones dedicadas de alto rendimiento o enlaces de interconexión de alta capacidad. Este tipo de enlaces son fáciles de instalar, pero difíciles de crear con ellos una red grande. Es habitual su uso para enlaces punto a punto en clientes finales o para realizar el backhaul de redes.

TOPOLOGÍAS Topología punto a multipunto Un enlace punto a multipunto, comparte un determinado nodo (en el lado uplink), que se caracteriza por tener una antena omnidireccional (o con varios sectores) y puntos de terminación (o repetidores) con antenas direccionales con una ganancia elevada. Este tipo de red es más sencillo de implementar que las redes punto a punto, ya que el hecho de añadir un subscriptor sólo requiere incorporar equipamiento del lado del cliente, no teniendo que variar nada en la estación base.

TOPOLOGÍAS Topología en nodos multipunto Las redes multipunto a multipunto crean una topología entrelazada enrutada que replica la estructura de la red Internet. Para construir una red de este tipo se comienza por un punto de conexión a internet. Una serie de puntos de acceso se despliegan por toda la red hasta alcanzar una densidad máxima. Estos puntos no sólo conectan a los terminales que tengan asociados, sino que enrutan tráfico de otras estaciones (con sus respectivos usuarios) creando redes con varios saltos. Esto permite garantizar una cobertura global de la red.

TOPOLOGÍAS Topología en nodos metropolitanos Las redes de nodos metropolitanos se basan en utilizar dos tipos de redes: backhaul y última milla. Backhaul puede ser una red punto a punto o una red punto a multipunto. Su diseño sirve para proporcionar un backbone en los nodos up-link. Los nodos usan por lo general antenas duales, una direccional hacia el up-link y la otra proporcionando la conectividad de última milla, que será por lo general omnidireccional. La función principal del backhaul será proporcionar ancho de banda a la última milla. Estos nodos pueden ofrecer conexiones redundantes. En función del área cubierta serán necesarios más o menos enlaces de este tipo. Última milla es una topología multipunto a multipunto, con antenas omnidireccionales que están asociadas a un determinado backhaul. La diferencia respecto a la topología en nodos multipunto es que la salida se realiza a través de un backhaul y no directamente.

TOPOLOGÍAS Topología en nodos mixtos Una red con nodos mixtos es la forma más compleja de red inalámbrica, compuesta por dos estaciones radio con dos antenas de alta ganancia en comunicación directa entre ellas y, por último, un repetidor inalámbrico. Este tipo de enlaces son fáciles de instalar pero difíciles de escalar para crear una red amplia. Típicamente el repetidor se utiliza en un entorno interior.

TOPOLOGÍAS Topología Mesh Los tipos anteriores de topologías se complementan con las redes tipo Mesh. Estas redes se caracterizan porque cada nodo de usuario está conectado y las comunicaciones se realizan a través de los nodos. Estas redes aprenden automáticamente y mantienen configuraciones en caminos dinámicos. En las redes mesh, los nodos actúan como routers, que se instalan sobre un superficie extensa. Cada nodo transmite una señal de baja potencia, para alcanzar a los nodos vecinos, que a su vez reenvían la señal. Estas redes permiten adaptarse a los cambios de topología, ya que se pueden incorporar nodos o eliminarlos.

CUADRO COMPARATIVO 802.16 802.16a 802.16e Espectro 10 - 66 GHz   802.16 802.16a 802.16e Espectro 10 - 66 GHz < 11 GHz < 6 GHz Funcionamiento Solo con visión directa Sin visión directa (NLOS) Tasa de bit 32 - 134 Mbit/s con canales de 28 MHz Hasta 75 Mbit/s con canales de 20 MHz Hasta 15 Mbit/s con canales de 5 MHz Modulación QPSK, 16QAM y 64 QAM OFDM con 256 subportadoras QPSK, 16QAM, 64QAM Igual que 802.16a Movilidad Sistema fijo Movilidad pedestre Anchos de banda 20, 25 y 28 MHz Seleccionables entre 1,25 y 20 MHz Igual que 802.16a con los canales de subida para ahorrar potencia Radio de celda típico 2 - 5 km aprox. 5 - 10 km aprox. (alcance máximo de unos 50 km)

CUADRO COMPARATIVO WiMAX 802.16 Wi-Fi 802.11 Mobile-Fi 802.20   WiMAX 802.16 Wi-Fi 802.11 Mobile-Fi 802.20 UMTS y cdma2000 Velocidad 124 Mbit/s 11-54 Mbit/s 16 Mbit/s 2 Mbit/s Cobertura 40-70 km 300 m 20 km 10 km Licencia Si/No No Si Ventajas Velocidad y Alcance Velocidad y Precio Velocidad y Movilidad Rango y Movilidad Desventajas Interferencias? Bajo alcance Precio alto Lento y caro

GRAFICAS COMPARATIVAS

CONCLUSIONES Algunos operadores de red y fabricantes de equipos han decidido apostarle directamente al estándar IEEE móvil 802.16e, dando así una salto tecnológico que en algunos casos podría ser de 3G a WIMAX móvil sin pasar por WiMax portable, esto para el caso de operadores móviles o para aquellos que vienen de tecnologías inalámbricas propietarias, o cables y quieren incursionar sobre la movilidad inalámbrica ofrecida por el estándar 802.16e. El éxito de este estándar radica en el cumplimiento eficaz de las promesas de valor agregado que puede ofrecer sobre tecnologías anteriores, tales como: Full Movilidad, No Línea de Vista, Altas velocidades de transmisión de datos, Altas velocidades de movimiento a bordo de vehículos, empaquetamiento de servicios, Interoperabilidad, Cero instalación