República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular Para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

Núcleo San Tome, Edo. Anzoátegui.

Profesor:

Ing. Luis Suarez

San Tomé, Junio de 2013

1

Tecnología Wima

xIntegrantes: C.I.

José Silva 19.785.898

Josuelis Issa 19.786.475

Piera Miranda 18.666.368

Albenis Bello 19.390.567

Karol Rodríguez 18.228.376

Lisbeudys Rojas 18.229.763

Índice

Índice.................................................................................................................................................2

Introducción.......................................................................................................................................3

IEEE 802.16...................................................................................................................................4

Wimax............................................................................................................................................5

Arquitectura...................................................................................................................................6

Sistema WiMax..............................................................................................................................6

Modelo del sistema.....................................................................................................................7

Usos Wimax...................................................................................................................................8

Integración con una red basada en IP.............................................................................................9

QOS (Calidad De Servicio)..........................................................................................................11

Tecnología MIMO en Wimax......................................................................................................12

Wimax Móvil...............................................................................................................................12

Áreas de Especificación Wimax Móvil........................................................................................12

Seguridad.....................................................................................................................................13

HiperMan.....................................................................................................................................14

Wibro...........................................................................................................................................14

Diferencias entre Wi-fi y Wimax.................................................................................................15

Conclusión.......................................................................................................................................16

Bibliografía......................................................................................................................................18

Glosario............................................................................................................................................19

2

Introducción

La aceptación de la tecnología WiMax ha ido creciendo desde que se presentaron

productos Wimax-certificados en 2005. Aunque inicialmente las especificaciones y

productos Wimax iban dirigidos al mercado de acceso fijo de banda ancha, la industria

luego cambio su enfoque a habilitar movilidad y así expandir significativamente las

oportunidades del mercado y modelos de implementación.

La red de tecnología utilizada para la Wimax es el estándar del IEEE 802.16.

La arquitectura Wimax habilita un acceso libre a aplicaciones basadas en la web y

mejora los servicios de internet, también como servicios de “Jardín Vallado” (Software y

Hardware controlados por la empresa) en la misma red, permitiendo a los operadores

explorar los servicios creativos ofrecidos y los modelos de negocios en internet.

Esta tecnología se presenta como una solución de acceso a datos, en una área

metropolitana, muy versátil y potente. Lo principal que la hace destacar entre las demás es

su alcance y ancho de bando.

Este nuevo concepto de banda ancha permitirá que los proveedores de servicios

puedan ofrecer acceso a Internet directamente a las casas, además está considerada como

una alternativa más barata a las líneas de suscripción digital (DSL) ya que los costes de

instalación son menores.

3

IEEE 802.16

Es una serie de estándares de Banda Ancha Inalámbrica escritas por el Instituto de

Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). Estos estándares son llamados oficialmente en

el IEEE como WirelessMAN y ha sido comercializado como Wimax, por el Foro de alianza

industrial Wimax.

Los estándares 802.16 que se encuentran en vigencia actualmente son:

Estándar Descripción

802.16-2009

Interfaz de aire para sistema de acceso inalámbrico de banda ancha fija y móvil

802.16j-2009

Multihop relay (Relé Multi-hop)

802.16h-2010

La mejora de los mecanismos de coexistencia para el funcionamiento exento de licencia

802.16m-2011

Interfaz de aire avanzado con tasas de 100 Mbit/s móvil y 1 Gbit/s de datos fija.

También conocido como Mobile WiMAX Release 2 o WirelessMAN-Advanced. Con el objetivo de cumplir con los requisitos de IMT-Advanced UIT-R sobre sistemas 4G.

P802.16n Redes de Mayor Confiabilidad.

P802.16p Mejoras para soportar aplicaciones de máquina a máquina

4

En el estándar 802.16 se utiliza, OFDM (Multiplexación por División de

Frecuencias Ortogonales) como una opción más de modulación. Se especifican 64, 2048 o

4096 subportadoras. No todo el ancho de banda estará “lleno” de portadoras. Las bandas de

guarda son necesarias para permitir la caída del espectro en los laterales, por lo que algunas

subportadoras marginales se pondrán a cero. Otras portados se usarán como pilotos – como

viene siendo habitual- para tareas de estimación del canal y de tracking. Análogamente, los

símbolos OFDM irán precedidos por un intervalo de guardia por razones bien conocidas.

En la norma 802.16 se presentan dos modalidades de sistemas OFDM: una

nombrada simplemente como OFDM y la otra como OFDMA. La primera se fija en las

aplicaciones menos exigentes, de poca distancia, y en la mayoría de los casos indoors. Usa

FFT de 256 puntos – un paso más que 802.16a, que usaba 64 puntos. Todas las

subportadoras se transmiten de una vez. El flujo de datos de bajada se multiplexa en tiempo

(TDM). El flujo de subida accede mediante TDMA. En OFDMA las 2048 o 4096

subportadoras se dividen en subcanales.

Wimax

Worldwide Interoperability for Microwave Access. Es la tecnología de

comunicación inalámbrica basada en el estándar del IEEE 802.16.

El Foro Wimax, es el encargado de promover y habilitar los estándares de extremo-

a-extremo basados en soluciones Wimax y su interoperabilidad. Para lograr estas metas, el

Foro Wimax tiene grupos de trabajo destinados a especificaciones técnicas, pruebas y

certificaciones, mercadeo, aplicaciones y cualquier problema que se presente.

5

Arquitectura

Ilustración 1 Arquitectura de una Red Wimax

Para que los usuarios puedan captar la señal del operador deben tener una pequeña

antena receptora en su residencia, que puede estar integrada en su la PC o PDA, de manera

muy similar al Wi-fi. Una vez recibida la señal, esta puede ser enviada directamente al

terminal o a un router para su distribución a través de una LAN Ethernet a varios puestos de

trabajo, haciendo que la comunicación sea bidireccional y a una gran velocidad.

Sistema WiMax

Un sistema de Wimax consta de dos partes:

Una torre Wimax: similar en concepto a un teléfono celular torre-Una sola torre

Wimax puede proporcionar cobertura a un gran área tan grande como 3.000 millas

cuadradas (8.000 ~ cuadrado km).

6

• Un receptor WiMax - El receptor y la antena podrían ser una pequeña caja o tarjeta

PCMCIA, o podrían ser construidos en un ordenador portátil de la vía de acceso WiFi en la

actualidad. Una estación torre Wimax se puede conectar directamente a la Internet a través

de un gran ancho de banda, con cable de conexión (por ejemplo, una línea T3). También se

puede conectar a otro Wimax torre con una línea de visión directa, enlace de microondas.

Este conexión a una segunda torre (que se refiere a menudo como un backhaul), junto con

la capacidad de una sola torre para cubrir hasta 3.000 millas cuadradas, es lo que permite

que WiMax dar cobertura a las zonas rurales remotas.

En comparación con la red cableada complicada, un WiMax sistema sólo consta de

dos partes: La estación base Wimax (BS) y el abonado WiMAX estación (SS), también

conocida como las instalaciones del cliente equipos (CPE). Por lo tanto, se puede construir

rápidamente a un bajo costo. En última instancia, WiMAX también se considera como la

siguiente paso en la ruta de evolución de la tecnología móvil. La potencial combinación de

WiMAX y normas CDMA es referido como 4G.

Modelo del sistema

IEEE 802.16 soporta dos modos de funcionamiento: PTP y PMP.

Punto-a-Punto (PTP): el enlace PTP se refiere a un enlace dedicado que conecta

sólo dos nodos: licenciatura y una terminal de abonado. Utiliza los recursos de

manera ineficiente y provoca sustancialmente alto los costos de operación. Por lo

general sólo se utiliza para servir de alto valor clientes que necesitan gran ancho de

banda, tales como negocios rascacielos, casas de postproducción de vídeo u

organizaciones de investigación científica. En estos casos, una única conexión

contiene todo el ancho de banda disponible para generar un alto rendimiento. Un

altamente direccional y de alta ganancia antena también es necesario para minimizar

la interferencia y maximizar la seguridad.

Punto a multipunto (PMP): la topología PMP, donde un grupo de terminales de

abonado se conecta a un separado BS (que se muestra en la ilustración 2), es una

7

mejor opción para los usuarios que no necesitan utilizar todo el ancho de banda.

Bajo topología PMP, antenas sectoriales con platos parabólicos altamente

direccionales (cada plato se refiere a un sector) se utilizan para la reutilización de

frecuencias. El ancho de banda disponible es compartido entre un grupo de usuarios,

y el costo para cada abonado se reduce.

Ilustración 2 Wimax Punto a Multipunto

Usos Wimax

Wimax puede ser utilizada en algunas de las siguientes aplicaciones:

Proporcionar conectividad portátil de banda ancha móvil a través de ciudades y

países a través de una variedad de dispositivos.

Proporcionar una alternativa inalámbrica al cable y DSL para la "última milla" de

acceso de banda ancha.

Proporcionar datos, telecomunicaciones (VoIP) y servicios de IPTV (triple play).

8

Proporcionar una fuente de conexión a Internet como parte de un plan de

continuidad del negocio.

Las redes inteligentes y medición

La Wimax puede proveer acceso a internet en el hogar o móvil a través de ciudades

completas. Esto ha creado competencias en el mercado con otras compañías que solo

ofrecen acceso a través de un operador DSL existente. También, dado que los precios son

relativamente bajos (en comparación con 3G, HSDPA, xDSL, HFC), ahora es

económicamente posible proveer acceso a internet de banda ancha de “ultima-milla” en

lugares remotos.

Integración con una red basada en IP

El foro Wimax ha propuesto una arquitectura que define la forma en que una red

Wimax se puede conectar con una red central basada en IP, que suele ser elegido por los

operadores que actúan como proveedores de servicios Internet (ISP), Sin embargo, la

estación base Wimax proporciona capacidades de integración sin fisuras con otros tipos de

arquitecturas como con conmutación de paquetes de redes móviles.

9

Ilustración 3 Arquitectura Foro Wimax

La propuesta del foro WiMAX define una serie de componentes, además de algunas

de las interconexiones (o puntos de referencia) entre estos, marcado con R1 a R5 y R8:

SS / MS: La estación de abonado / estación móvil

ASN: la Red de Servicio de acceso [19]

BS: La estación base, parte de la ASN

ASN-GW: la ASN Gateway, parte de la ASN

CSN: la Red de Servicios de conectividad

HA: Home Agent, parte del CSN

AAA: autenticación, autorización y servidor de contabilidad, parte del CSN

NAP: un proveedor de acceso a redes

NSP: un proveedor de servicios de red

Es importante destacar que la arquitectura funcional se puede diseñar en varias

configuraciones de hardware en lugar de configuraciones fijas. Por ejemplo, la arquitectura

es lo suficientemente flexible como para permitir a las estaciones remotas/móvil de diversa

10

escala y la funcionalidad y la Estaciones Base de tamaño variable - por ejemplo, pico, y

mini BS, así como macros.

QOS (Calidad De Servicio)

La calidad de servicio se refiere a varios aspectos en telefonía y redes de

computadoras que permiten el desplazamiento de tráfico con requerimientos especiales.

La tecnología Wimax ofrece lo siguiente en su QOS:

El estándar 802.16 define 4 tipos de QoS: UGS (Servicio Garantizado No

solicitado), rtPS (Servicio de Polling a tiempo real), nrtPS (Servicio de Polling a no tiempo

real) y BE (Lo Mejor posible), a continuación se describe a grandes rasgos la utilidad de

cada uno de ellos:

El UGS vendría a ser un símil del CBR, es decir un ancho de banda garantizado

constante, recomendado para VoIP, videoconferencias y similares.

El rtPS sería un VBR, para transmisión de video en streaming, para transmisiones

puntuales que requieran un ancho de banda fijo.

El nrtPS es también un VBR pero para flujos de tráfico que se produzcan con

menos frecuencia que en rtPS, por ejemplo para transmisión por FTP.

El BE sería para un tráfico de internet genérico, en el que no se garantiza ni ancho

de banda ni retrasos en las solicitudes web, ideal para usuarios que solo quieren navegar por

internet.

11

Tecnología MIMO en Wimax

Implementaciones WiMAX que utilizan la tecnología MIMO se han vuelto importantes.

El uso de la tecnología MIMO mejora la recepción y permite un mejor alcance y tasa de

transmisión. La aplicación de MIMO también da WiMAX un aumento significativo en la

eficiencia espectral.

802.16 definió que la configuración MIMO es dinámicamente negociable entre cada

estación base individual y estación móvil. La especificación 802.16 soporta la capacidad de

soportar una mezcla de estaciones móviles con diferentes capacidades MIMO. Esto ayuda a

maximizar el rendimiento del sector mediante el aprovechamiento de las capacidades

diferentes de un conjunto diverso de proveedores móviles.

Wimax Móvil

La interfaz de aire de Wimax móvil, está diseñada en base a la OFDMA

(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) y tecnologías avanzadas de multiantena,

las cuales son aceptadas por la industria para ser la llave en los edificios para el acceso de

tecnologías inalámbricas de próxima-generación. Wimax móvil, depende también de

arquitectura de redes IP con mayor interés en la simplicidad y protocolos libres basados en

internet, los cuales son la nueva tendencia y recomendación entre los operadores de redes

de próxima generación.

Áreas de Especificación Wimax Móvil

Las especificaciones técnicas cubren tres áreas principales: radio, redes y roaming.

Para cada una de las áreas una o más interfaces están definidas, esto provee puntos de

referencia para interoperabilidad.

12

Las tres áreas de interoperabilidad consisten en:

Interfaz de Radio: aquí se define la interfaz entre el terminal móvil o equipo de

abonado y estación base de la red de acceso. La interfaz consiste en PHY (Capa de

Física) y MAC (Capa de Control de Acceso al Medio) de acuerdo con las

especificaciones del 802.16, al igual que con funciones de la capa de red.

Interfaces de Red: Wimax móvil define entidades lógicas de red distintas para el

servicio de acceso de red, llamadas ASN (Access Serving Network), así como para

el servicio de conectividad de red, llamadas CSN (Connectivity Serving Network).

La ASN consiste en un número de estaciones base conectadas al menos a una

compuerta ASN (ASN-GW), la cual también sujeta la interfaz al CSN.

Interfaces Roaming: además de las interfaces de red y radio, la Wimax móvil

también soporta interfaces estandarizadas de roaming para facilitar soporte de

roaming a los operadores Wimax en todo el mundo. Esta interfaz es soportada por

una red de intercambio de roaming de Wimax (WRX), la cual se encarga de mediar

procedimientos estandarizados y mensajes entre operadores Wimax para habilitar

aprovisionamiento de conectividad para abonados en redes extranjeras.

Seguridad

La principal seguridad que ofrece Wimax es la capa de acceso al medio (MAC), de

manera que no es posible que ninguna SS (Estación de abonado) se asocie a una BS

(Estación Base) a menos que el administrador haya creado un perfil para esta SS. Es decir

que es como si fuera un filtrado de MAC, pero a diferencia de otras tecnologías los SS no

tienen ninguna posibilidad de elegir el BS al que se asocian, así como tampoco se les puede

regular ni potencia ni casi nada, todo lo gestiona la BS con las reglas de aprovisionamiento

que se crean para cada SS.

A parte de este control de la red, que ya de por si dota a la red de una seguridad muy

grande, los datos van encriptados en DES (Estándar de Encriptación de Datos), que a su vez

requieren una cable de encriptación TEK (Clave de encriptación de tráfico) que va

13

encriptada en 3DES con una clave privada RSA SS, además que se crea una certificación

digital X.509 CA entre la BS y cada SS que se crea con la dirección MAC de cada SS. Es

decir desaparecen el concepto de encriptación WEP, WPA y WPA2 que se usan en Wifi.

HiperMan

Por sus siglas en inglés High Performance Metropolitan Area Networks, es un

estándar del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI), el cual cubre un

área geográfica grande, y que va dirigido principalmente a las líneas de abonado digital

(DSL) inalámbricas de banda ancha. Este estándar se centra en las bandas de frecuencias

menores a 11 GHz, principalmente la banda de 3.5 GHz. Es considerado como la

alternativa Europea a Wimax y a la coreana Wibro.

Los usuarios en los que se concentra mayormente son los de las áreas residenciales

y los pequeños/medianos negocios. El HiperMan puede operar en el rango de 2 a 11 GHz, y

se encuentra optimizado para las redes de conmutación de paquetes, puede soportar

aplicaciones fijas y móviles.

Wibro

WiBro (Wireless Broadband) esta es una tecnología de internet inalámbrico de

banda ancha desarrollada por la industria de telecomunicaciones de Corea del Sur. Wibro

provee acceso a internet inalámbrico a altas tasas de datos a través de una estación

suscriptora personal en un medio móvil o estático en cualquier lugar y en cualquier

momento. Dos de los tres proveedores fueron seleccionados en Febrero de 2005: SKT y KT

se encuentran implementando el sistema y fueron asignados 27MHz por operador en las

bandas 2300 – 2327 MHz, 2331.5 – 2358.5 MHz respectivamente.

14

Diferencias entre Wi-fi y Wimax

Siempre existen comparaciones y confusiones entre estas dos tecnologías, debido a

que ambas están relacionadas con la conectividad inalámbrica y el acceso a Internet.

WiMAX es un sistema de largo alcance, que abarca muchos kilómetros, y que

utiliza el espectro con o sin licencia para ofrecer conexión a una red.

Wi-Fi utiliza el espectro sin licencia para proporcionar acceso a una red local.

Wi-Fi es más popular en los dispositivos de los usuarios finales.

Wi-Fi funciona con protocolo CSMA / CA el acceso de control de medios, que es

sin conexión y basado en contienda, mientras que WiMAX funciona un MAC con

conexión.

WiMAX y Wi-Fi tienen muy diferentes mecanismos de calidad de servicio (QoS):

WiMAX utiliza un mecanismo de calidad de servicio sobre la base de las

conexiones entre la estación base y el dispositivo de usuario. Cada conexión se basa

en algoritmos de programación específicos.

Wi-Fi utiliza acceso de contención - todas las estaciones de abonado que deseen

pasar datos a través de un punto de acceso inalámbrico (AP) están compitiendo por

la atención de la AP en una base de interrupción aleatoria. Esto puede causar

estaciones de abonado distante de la AP que ser interrumpido varias veces por las

estaciones más estrechas, lo que reduce en gran medida su rendimiento.

Tanto 802,11 (que incluye Wi-Fi) y 802.16 (incluye WiMAX) definen Peer-to-Peer

(P2P) y redes ad hoc, donde el usuario final se comunica a los usuarios o servidores en otra

red de área local (LAN) a través de su acceso punto o estación de base. Sin embargo,

802,11 apoya también directa ad hoc o peer-to-peer entre dispositivos de usuario final sin

punto de acceso, mientras que 802,16 dispositivos de usuario final deben estar en el rango

de la estación base.

15

Conclusión

El hecho de que WiMAX no sea todavía una tecnología de consumo ha permitido

que el estándar se desarrolle conforme a un ciclo bien establecido, lo que garantiza su

estabilidad y cumplimiento de sus especificaciones, algo parecido a lo que sucedió con la

tecnología GSM en años pasados, con su total garantía de estabilidad.

La tecnología WIMAX, brinda también seguridad, debido a que la transmisión se

realiza por un medio seguro y confiable, evitando que la información se pierda o sea vista

por otros usuarios. Además, brinda también acceso  a TV digital, envío de voz por IP,

acceso a juegos y telefonía básica.

En comparación con  WiFi, la tecnología WiMAX tiene un mayor alcance,

pudiendo  llegar hasta los 40 km, dependiendo del ancho de  banda, las capacidades, o las

velocidades establecidas, que puede ser mayor o menor; en cambio  WiFi tiene un  alcance

generalmente menor a 50m decreciendo significativamente si hay elementos que generen

un disturbio, como concreto, entre el router y el dispositivo.

La parte móvil de la plataforma Wimax se ha desarrollado y promovido por un gran

entorno de operadores y proveedores, destinada a la realización de redes fijas y móviles

convergentes de bajo-costo y que puedan adaptarse de manera adecuada sin perder la

calidad del servicio que ofrecen. La tecnología utiliza avanzadas técnicas de PHY y MAC

en la radio para proporcionar una alta eficiencia del espectro y control de calidad de

16

Wimax Móvil ha definido el mapa de evolución a seguir, en este tipo de tecnología

para los próximos años, en el cual se incluye nuevas mejoras en la eficiencia del sistema y

la experiencia del usuario.

17

Bibliografía

HUIDOBRO, José (2011). Radiocomunicaciones

RIEGEL, Max, CHINDAPOL, Aik & KROESELBERG, Dirk. Deploying Mobile

WiMAX.

 

ETEMAD, Kamran & LAI, Ming-Yee (2010). WiMAX Technology and Network

Evolution

18

Glosario

Última Milla o Último Kilometro: es una frase utilizada por las empresas de

telecomunicaciones, televisión por cable e internet para referirse a la etapa final de las redes

de telecomunicaciones entregar conectividad de las comunicaciones a los clientes al por

menor, la parte que realmente llegue al cliente.

Interfaz de Aire: es el enlace de comunicación por radio basado entre la estación móvil y

la estación base activa.

Triple Play: empaquetamiento de servicios y contenidos audiovisuales (voz, banda

ancha y televisión). Es la comercialización de los servicios telefónicos de voz junto al

acceso de banda ancha, añadiendo además los servicios audiovisuales (canales de TV

y pago por visión).

P2P: red punto a punto (P2P, por sus siglas en inglés peer-to-peer) es una red de

computadoras en la que todos o algunos aspectos funcionan sin clientes ni servidores fijos,

sino una serie de nodos que se comportan como iguales entre sí.

OFDM: es una multiplexación que consiste en enviar un conjunto de ondas portadoras de

diferentes frecuencias, donde cada una transporta información, la cual es modulada

en QAM o en PSK.

Red Ad Hoc: Es aquella que no utiliza puntos de acceso, es decir, los dispositivos se

comunican entre sí directamente.

19

Multihop Relay: esta topología permite extender el área de cobertura de una estación base

(BS) al permitir estaciones de abonado / abonados móviles (SS / MS) para transmitir el

tráfico al actuar como estaciones de relé (RS).

20