Redes Inalámbricas Metropolitanas WiMax LTE Redes Inalámbricas Metropolitanas

WiMax El estándar IEEE 802.16 se lanzó en octubre del 2001. El propósito es crear una interfaz de radio de banda ancha inalámbrica. Inicialmente WiMAX se lanzó para operar en el rango de frecuencias de 10GHz a 66 GHz con línea de vista LOS. Se visualizan diferentes frecuencias que van de 2GHz a 11GHz sin línea de vista NLOS. El día 13 de Marzo del 2006 se estableció la política para servicios de banda ancha y otras aplicaciones en las bandas de frecuencias del espectro radioeléctrico 902 a 928 Mhz; 2,400 a 2,483.5 MHz; 3,600 a 3.700 MHz; 5,150 a 5,250 MHz; 5,250 a 5,350 MHz; 5,470 a 5,725 MHz y 5,725 a 5,850 MHz

WiMax WiMAX es diseñada para una red de área metropolitana con cobertura de 50 km por celda y tasas de transmisión de hasta 70 Mbps, utilizando la tecnología portátil LMDS (Local Multipoint Distribution Service).

Componentes WiMax CPE (Customer Premises Equipament, Equipo Local de Cliente). Outdoor en 2005 entre 350-500 USD Indoor en 2006 aproximandamente 250 USD.

Componentes WiMax WiMAX portable Si-CPE Si-CPE son las siglas de la terminal WiMAX de fácil instalación (Self-Install). Esta terminal es una Unidad Suscriptora diseñada para aplicaciones Indoor. Cuenta con chip integrado WiMAX Pro/Wireless 5116 de Intel. Dicha terminal no requiere de orientación hacia la estación base, esto es debido a que incluye seis antenas integradas y no requiere de servicio técnico especializado y con esto se consigue una cobertura de 360º.

Componentes WiMax

Base WiMax La Estación Base del sistema inalámbrico WiMAX es el elemento que se identifica normalmente con un operador de comunicaciones. Puede ser una torre como tal en donde son insertadas las antenas o bien puede ser una edificación en algún lugar elevado, como otro edificio. Las antenas ubicadas en este extremo pueden ser omnidireccionales, sectoriales, es decir, de muchas direcciones y/o que cubran sectores específicos de cobertura, o antenas de panel, para conexiones punto a punto, cuando se requiere cubrir una distancia considerable y se necesita una tasa de mayor transferencia.

Base WiMax Torres WIMAX: dan cobertura de hasta 8,000 km2 dependiendo de la señal transmitida, es decir, si formamos un rectángulo de 80 km * 100 km en un diseño de red y dependiendo de la ubicación de las antenas y la zona, en un comportamiento meramente teórico, podría cubrirse y/o tener un roaming adecuado a la distancia que WiMAX alcanza de acuerdo al estandar. Receptores: tarjetas que se conectan directamente a nuestro ordenador, portátil, PDA, entre otros dispositivos para tener el acceso

Tipo de Conexión NLOS (Non Line Of Sight): Cuando objetos se interponen entre la antena y el receptor, es decir, los CPE de usuario, sus frecuencias se operan entre los 2 y 11 Ghz para evitar interferencias por la presencia de objetos y su cobertura es de 65 Km2 LOS (Line Of Sight): Cuando no haya nada que se interponga y hay contacto visual directo, las frecuencias que se operan van desde los 12 y 66 Ghz, consiguiendo un radio de cobertura muy alto, en donde las conexiones pueden alcanzar las mayores tasas de transmisión.

Diseño Red WiMax PMP 802.16d Mesh 802.16e

Aplicaciones WiMax

Aplicaciones WiMax

Ventajas y Desventajas WiMax Ofrecer acceso a Internet a aquellas empresas que se encuentran fuera del alcance del DSL o que no son parte residencial del cableado estructurado y en zonas de difícil acceso como sitios pocos poblados, zonas rurales, etc., teniendo un alcance máximo de 50km. Esta tecnología soporta una gran cantidad de usuarios  por canal, ancho de banda, y se adecúa tanto para tráfico continuo y/o paquetes de información siendo una tecnología independiente de protocolo.

Ventajas y Desventajas WiMax Soporte múltiples servicios simultáneamente, lo cual resulta apropiado para la transmisión de voz sobre IP, datos y vídeo. Soporta redes de tercera generación (3G), lo cual mejora la eficiencia espectral llegando a conseguir 5 bps/Hz. La tecnología 3G pertenece a las llamadas “antenas inteligentes” las cuales emiten un haz muy estrecho que se mueve electrónicamente para enfocar siempre al receptor lo que hace que se eviten las interferencias entre canales cercanos y consume menos potencia por ser un haz más concentrado.

Ventajas y Desventajas WiMax En cuanto a su seguridad, contiene medidas para la autenticación de usuarios y la encriptación de los datos. Es de instalación rápida y sencilla, y su precio es realmente competitivo a comparación con otras tecnologías de acceso inalámbrico como lo es Wi-Fi. No requiere de torres sino únicamente el despliegue de estaciones base (BS) que están compuestas por antenas emisoras y receptoras con la capacidad de brindar servicio aproximadamente a unas 200 estaciones suscriptoras (SS) que pueden dar cobertura a edificios completos. Permite la conexión sin línea de vista, es decir, con obstáculos interpuestos. Mejora, simplifica y abarata el acceso a Internet.

Ventajas y Desventajas WiMax La limitación de potencia para la prevención de interferencias con otros sistemas. Alto consumo de energía en los dispositivos. Enlaces a larga distancia requieren de Ingeniería sofisticada para su diseño e implementación, lo cual hace aumento significativo de los costos  iniciales.

CARACTERÍSTICAS DESCRIPCIÓN Sin línea de vista No requiere línea de vista entre antena y equipo suscrito.   Modulación OFDM Permite la transmisión simultánea de varias señales. Usa espaciamiento ortogonal de frecuencia para prevenir interferencias. Antenas inteligentes Soportan mecanismos que mejoran la eficacia espectral en redes inalámbricas y diversas antenas. Topología punto-multipunto y de malla Soporta topología de punto a multipunto y de malla para conectar suscriptores Calidad de servicio (QoS) Califica la operación NLOS sin que la señal se distorsione por la existencia de edificios, o condiciones climáticas. Seguridad El estándar 802.16 utiliza certificaciones X.509 usando DES en modo CBC. Bandas bajo licencia Opera en bandas de 2.3 GHz para comunicaciones exteriores. Canalización 5MHz y 10 MHz Codificación Adaptativa Modulación Ecualización Potencia de transmisión Controlada Aplicaciones Voz, video y datos Protocolos TFTP y DHCP

LTE LTE (Long Term Evolution) es un estándar de comunicaciones móviles desarrollado por la 3GPP, la asociación que desarrolló y mantiene GSM (Global System for Mobile communications) y UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). LTE nació pensando en cubrir principalmente las siguientes necesidades: Los usuarios quieren una conexión de datos que descargue y suba a más velocidad. Los fabricantes y operadores quieren un estándar menos complejo y que reduzca los costes.

Velocidad de descarga(bps) LTE   WCDMA (UMTS) HSPA HSDPA / HSUPA HSPA + LTE Velocidad de descarga(bps) 384 k 14 M 28 M 100M Max. de velocidad (bps) 128 k 5.7 M 11 M 50 M Latencia 150 ms 100 ms 50 ms (max.) 10 ms Metodología de acceso CDMA OFDMA/SCFDMA

Características LTE Velocidades de 300 Mb/s de bajada y 75 Mb/s de subida, con 2 antenas en la estación base. Ancho de banda regulable hasta 20 MHz. Multiplexado OFDMA para el canal de bajada y SC-FDMA para el canal de subida. Aprovecha al máximo el ancho de banda disponible. Tamaños de celda de 5 a 100 km, dependiendo del número de usuarios y la velocidad de su transmisión. Posibilidad de usar técnicas MIMO

Red LTE

ANCHO DE BANDA DEL CANAL Criptografía simétrica   TECNOLOGÍA ESTÁNDAR BANDA DE TRANSMISIÓN ANCHO DE BANDA DEL CANAL ENCRIPTACIÓN MODULACIÓN Wi-Fi 802.11 2.4-5 GHz 20 MHz WPA, WEP PSK, QPSK, OFDM WiMAX 802.16 10-66GHz 1.25-20MHz x.509 con DES en modo CBC OFDM 802.16a 802.16c 802.16d 802.16e 802.16m LTE 326Mbps en 2X20 MHz con 4X4 MIMO 40 MHz AKA Criptografía simétrica 

TECNOLOGÍA ALCANCE SEGURIDAD TECNOLOGÍA DE ACCESO QoS Wi-Fi 100 Mts.   TECNOLOGÍA ALCANCE SEGURIDAD INTEROPERABILIDAD TECNOLOGÍA DE ACCESO QoS Wi-Fi 100 Mts. NO SÍ CSMA/CA Los últimos equipos trabajan con el estándar 802.11e, asignando prioridades al tráfico en tiempo real como la voz. WiMAX LOS: 50 Km aprox. NLOS: 3Km aprox. DAMA-TDMA Proporciona un servicio orientado a conexión y además permite realizar peticiones de ancho de banda y asignación de prioridades para tráfico de tiempo real. LTE 100 Kilómetros TDMA Permiten al operador de la red manejar diferenciadamente cada uno de los servicios dando un trato preferente a aquellos usuarios exigentes en consumo de recursos de red.

Referencias Flores, C. and Miranda, K. (2015). Análisis comparativo de la tecnología WiMax y LTE. Tesis de Ingeniería en Telemática. Universidad de Colima.