IEEE 802'16: La prxima revolucin Wireless

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IEEE 802.16La próxima revolución Wireless

• Ildefonso Ferrer Montilla
• Antonio Salado Manzorro

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Panorámica
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Panorámica

• Estándar para redes wireless de área
  metropolitana (WirelessMAN)
• Soporta una variedad de servicios como IP, voz
  sobre IP y video
• Independencia de protocolo con lo que soporta ATM
  y protocolos basados en paquetes

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Aplicaciones

• Da cobertura a la última milla
• Edificios equipados con estaciones de usuario y
  estaciones base
• Usuarios se conectan al equipo de usuario WiMax
  mediante tecnologías de red convencionales (p.ej.
  802.3, 802.11)
• Las BSs se conectan directamente a la red dorsal
• Disminuye las barreras de entrada para
  incrementar la competencia para nuevas ISPs
• Provee cobertura a entornos rurales

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Características 802.16

• Cobertura para el acceso inalámbrico
  punto-multipunto
• Opera en el espectro de 10-66 GHz
• Tasa de datos hasta 134 Mbps
• Requiere linea de visión directa (LOS)
• 802.16a adoptada para cambiar de espectro
• Opera en el espectro de 2-11 GHz
• Elimina la necesidad de visión directa
• Tenemos más cobertura pero menos tasa de datos

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Capa Física 802.16

• Variedad de servicios soportados que requieren
  soporte para tráfico continuo y tráfico a ráfagas
• Perfiles de ráfaga (burst profiles) asociados con
  cada trama
• Los perfiles describen propiedades de transmisión
  como codificación y esquemas de modulación
• Los esquemas de modulación y codificación se
  ajustan dinámicamente para ajustarse a los
  cambios de condiciones en un enlace

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Capa física 802.16 (PHY)

• La modulación y la codificación determina las
  tasas de datos
• Para permitir el burst profiling la 802.16
  soporta TDD y FDD
• 802.16a añade modulaciones OFDM y OFDMA para
  soportar el multicamino que provoca la no visión
  directa

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Duplexión FDD PHY

• Operación FDD
• Canales de bajada y subida en frecuencias
  separadas
• Permite al sistema admitir simultáneamente SS
  full-duplex y SS half-dúplex

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Burst Profiles
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Duplexión TDD PHY

• Operación TDD
• Canales de subida y bajada en la misma
  frecuencia time slots

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Subtrama Downlink PHY

• Caso TDD
• Preámbulo para sincronización
• Control DL-MAP, UL-MAP indican slot de comienzo
  de las ráfagas (datos)
• Porción TDM contiene los datos en orden de
  robustez (perfiles de ráfaga)

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Subtrama Downlink PHY

• Caso FDD
• Añade una porción TDMA
• Datos en porción TDMA no ordenados por robustez

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Subcapa CT downlink PHY

• Divide las MAC PDU para adaptarlas al tamaño de
  palabra código (FEC)

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Subcapa PMD downlink PHY

• Se ocupa de los aspectos más físicos de la
  transmisión

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Enlace de subida PHY

• Formato de la subtrama del uplink

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Subcapa CT y PMD

• Capa CT La operación de esta subcapa será
  idéntica a la subcapa CT del enlace de bajada
• Capa PMD sigue el mismo esquema que se tiene en
  la subcapa PMD del downlink

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Tasa de baudios y anchos de banda de canal
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MAC 802.16

• Orientado a conexión
• Acceso al medio por un mecanismo de
  petición/concesión
• Ofrece QoS
• Soporta variedad de tráfico
• Voz TDM, IPv4, VoIP,IPv6
• Ofrece diversos servicios
• UGS (Unsolicited Grant Service)
• rtPS (Real Time Polling Service)
• nrtPS (Non-Real Time Polling Service)
• BE (Best Effort)
  

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MAC 802.16

• Se divide en tres subcapas
• Subcapa de convergencia (CS)
• Subcapa de parte común (CPS)
• Subcapa de privacidad

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802.16 MAC Subcapa de Convergencia

• Interactúa con las capas superiores
• Se definen dos tipos según el tipo de tráfico
• ATM
• Paquete
• Mapea el tráfico a la conexión adecuada
• Eficiencia del radioenlace
• Elimina redundancia

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802.16 MAC Subcapa de Parte Común

• Se encarga de las funciones tradicionales
• Direccionamiento
• Transmisión de PDUs
• Gestión del enlace
• Gestión del ancho de banda
• Autorización y autenticación

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802.16 MACSubcapa de Parte Común
Direccionamiento y Conexiones

• Todos los servicios se mapean en una conexión
• Ancho de banda
• Asociar parámetros de tráfico
• QoS
• Direcciones
• Cada Estación de Usuario tiene una dirección MAC
  de 48 bits
• El Identificador de Conexión CID se usa como
  identificador en la red
• 3 Conexiones de gestión
• Básica. Información de control del radioenlace
• Primaria. Autenticación y establecimiento de la
  conexión
• Secundaria. Funciones básicas de gestión

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802.16 MACSubcapa de Parte Común Formato de la
PDU

• Formato de la cabecera

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802.16 MACSubcapa de Parte Común Transmisión de
PDUs

• Las SDUs si es necesario se
• Empaquetan
• Fragmentan
• Concatenan

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802.16 MACSubcapa de Parte Común Entrada en la
Red e Inicialización

• Sincronización con enlace descendente
• Ranging inicial
• Negociación
• Autenticación
• Registro
• Conectividad IP
• Conexiones

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802.16 MACSubcapa de Parte Común Reserva y
Petición de Ancho de Banda

• A través de los 3 CIDs de gestión
• Se puede tener QoS para cada conexión
• Asignación de recursos por demanda
• Petición
• Sondeo

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802.16 MAC Subcapa de Privacidad

• Proporciona seguridad en las comunicaciones
• Los datos se envian encriptados
• Autenticación segura
• Protocolo PKM (Privacy Key Management)
• Asociaciones de seguridad
• Algoritmo Clave
• Encriptación
• Autorización Certificados X.509 con clave
  pública
• Tráfico DES con claves de 56 bits

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Alternativas

• Acceso inalámbrico de cobertura móvil
• Estándar IEEE 802.20
• Extiende la cobertura a usuarios móviles
• Tasa de datos de 1 Mbps
• Optimizado para transporte IP
• Soporta movilidad en vehículo a 250 km/h

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802.16e vs. 802.20

• El IEEE asigna el grupo de trabajo 802.16e para
  extender WirelessMAN a usuarios finales móviles
• 802.16 tiene mayor interoperabilidad
• Las tasas de datos de la 802.20 excluye
  aplicaciones que hacen uso intensivo del ancho de
  banda
• 802.20 debe partir de cero
• 802.16 tiene un fuerte soporte en la industria

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802.16 vs 802.11

• Escalabilidad

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802.16 vs 802.11

• Rendimiento

Ancho del canal
Máximo bps/Hz
Máxima tasa de datos
802.11a
2.7 bps/Hz
54 Mbps
20 MHz
10, 20 MHz 1.75, 3.5, 7, 14 MHz 3, 6 MHz
802.16a
5.0 bps/Hz
63 Mbps
Se asume canal de 14 MHz
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Calidad de Servicio QoS
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Rango de cobertura
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Implantación WiMax

• Programa 'Mercurio de la Junta de Andalucía
• Iberbanda empezará a instalar a partir del mes
  próximo estaciones base con la nueva tecnología
  inalámbrica 'WiMAX' en Andalucía y Cataluña
  Europa Press 01/04/2004
• Products are expected to be announced second
  quarter of 2005. As of 2004, major cities such as
  Los Angeles , New York , Boston , Providence RI,
  Seattle in the U.S.,and Dalian and Chengdu in
  China are already implementing WiMax

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Video implantación WiMax
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Antenas de recepción
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Antenas de recepción
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Antenas de transmisión
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Miembros de WiMax
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PREGUNTAS
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GRACIAS