Redes inalámbricas de banda ancha WiMAX

Redes inalámbricas de banda ancha WiMAX

Joaquín Navarro Lucas

INDICE

1 Introducción 3

1.1 La problemática de la última milla 3

1.2 Tecnologías inalámbricas fundamentales 3

2 Características técnicas 5

3 Funcionamiento de una red WiMAX 7

4 Estándares WiMAX 9

5 WiMAX Vs WiFI 10

6 Tecnología WiMax. Intel como referencia. 10

7 Bibliografía 12

1 Introducción

1.1 La problemática de la última milla

Una de las principales limitaciones de la tecnología actual radica en el hecho de la falta de posibilidad de dar cobertura al tramo que transcurre desde el proveedor de servicios de Internet hasta el usuario final, también conocido como “ultima milla”.

La situación ideal pasa por ofrecer un servicio que no requiera ningún tipo de infraestructura física que conecte este último tramo, y la mejor (y tal vez, única) manera de llevar esto a cabo pase por la utilización de tecnologías del tipo inalámbrico.

1.2 Tecnologías inalámbricas fundamentales

En los últimos tiempos están tomando gran auge las redes inalámbricas, y son varias las que se encuentran en el mercado o en proceso de desarrollo. A continuación se describen las diversas opciones que actualmente ocupan el mercado de la tecnología inalámbrica:

• Banda ultraancha: Las redes personales inalámbricas (por sus siglas en inglés WPAN) son pequeñas redes ubicadas en un espacio delimitado, como un área de trabajo de una oficina o una habitación de la casa. Las tecnologías de banda ultraancha (UWB), que ofrecen a los usuarios de WPAN una conexión mucho más rápida en un espacio más corto, se encuentran actualmente en desarrollo.

• Wi-Fi: las redes locales inalámbricas (por sus siglas en inglés WLAN) disponen de un alcance más amplio que las WPAN, normalmente se ubican en edificios de oficinas, restaurantes, tiendas, casas, etc. Las WLAN van ganando popularidad, alimentada en parte por la disponibilidad de dispositivos optimizados para la informática inalámbrica como la tecnología móvil Intel® Centrino®.

• WiMAX: Las redes metropolitanas inalámbricas (por sus siglas en inglés WMAN) cubren una distancia mucho mayor que las WLAN, conectando edificios entre sí dentro de una amplia área geográfica. La emergente tecnología WiMAX (802.16d hoy día y 802.16e en un futuro próximo) permitirán mayor movilidad y reducirán la dependencia de las conexiones con cable.

• 3G: Redes amplias inalámbricas (por sus siglas en inglés WWAN) son las redes inalámbricas de mayor alcance, así como las más utilizadas hoy día en la infraestructura de telefonía móvil, aunque también disponen de la capacidad de transmitir datos.

Estándar Uso Capacidad de proceso Alcance Frecuencia

UWB 802.15.3a WPAN De 110 a 480 Mbps Hasta 10 metros 7,5 GHz

Bluetooth 802.15.1 WPAN Hasta 720 Kpbs Hasta 10 metros 2,4 GHz

Wi-Fi 802.11a WLAN Hasta 54 Mbps Hasta 100 metros 5 GHz

Wi-Fi 802.11b WLAN Hasta 11 Mbps Hasta 100 metros 2,4 GHz

Wi-Fi 802.11g WLAN Hasta 54 Mbps Hasta 100 metros 2,4 GHz

WiMAX 802.16d WMAN fija Hasta 75 Mbps (20 MHz AB) Aprox. de 6 a 10 Km. Sub 11 GHz

WiMAX 802.16e WMAN portátil Hasta 30 Mbps (10 MHz AB) Aprox. de 1,5 a 5 Km. De 2 a 6 GHz

Edge 2.5G WWAN Hasta 384 Kbps Aprox. de 1,5 a 8 Km. 1900 MHz

CDMA2000/1 x EV-DO 3G WWAN Hasta 2,4 Mbps (aprox. de 300 a 600 Kbps) Aprox. de 1,5 a 8 Km. 400, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100 MHz

WCDMA/UMTS 3G WWAN Hasta 2 Mbps (hasta 10 Mbps con tecnología HSDPA) Aprox. de 1,5 a 8 Km. 1800, 1900, 2100 MHz

Tabla Resumen de las actuales tecnologías inalámbricas

Durante los últimos años se han creado expectativas y realidades en torno al acceso de banda ancha de última milla. El cableado representa altos costos de instalación que no siempre justifican su tendido hasta áreas rurales o geográficamente inaccesibles. Llevar servicios ADSL a estas puede resultar caro para los operadores de telefonía. La tecnología móvil sólo permite la transferencia de archivos con calidad aceptable pero no permitirá la transmisión en tiempo real de aplicaciones multimedia.

Estas y otras limitaciones tecnológicas y topográficas, junto con la rápida adopción del acceso a Internet, han motivado el desarrollo de un estándar inalámbrico llamado WiMAX (IEEE 802.16) que llegue a un mayor número de usuarios y fomente la introducción de nuevos y mejores servicios de telecomunicaciones.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas) es un estándar aprobado en 2003 en el Wimax Forum, de transmisión inalámbrica de datos diseñado para ser utilizado en el área metropolitana o MAN. A través de una sola torre de distribución ubicada a kilómetros del usuario final (hasta 48 kilómetros), proporciona acceso a miles de usuarios en áreas rurales o metropolitanas con alta densidad demográfica. No requiere línea de visión directa (NLOS – Non Line of Sight), maneja tasas de transmisión de hasta 75 Mbps, cuenta con calidad de servicio, ofrece seguridad y opera en bandas con y sin licencia.

Integra la familia de estándares IEEE 802.16 y el estándar HyperMAN del organismo de estandarización europeo ETSI. El estándar inicial 802.16 se encontraba en la banda de frecuencias de 10-66 GHz. La nueva versión 802.16a, ratificada en marzo de 2003, utiliza una banda del espectro más estrecha y baja, de 2-11 GHz, facilitando su regulación. Además, como ventaja añadida, únicamente requiere del despliegue de estaciones base (BS) formadas por antenas emisoras/receptoras con capacidad de dar servicio a unas 200 estaciones suscriptoras (SS) que pueden dar cobertura y servicio a edificios completos. Su instalación es muy sencilla y rápida (culminando el proceso en dos horas) y su precio resulta bajo en comparación con otras tecnologías de acceso inalámbrico como Wi-Fi: entre 5.000 euros y 25.000 euros.

WiMax es un concepto parecido a Wi-Fi pero con mayor cobertura y ancho de banda. Wi-Fi, comprendida en la familia de estándares 802.11, fue diseñada para ambientes inalámbricos internos como una alternativa al cableado estructurado de redes y la comunicación sin visión directa apenas abarca unos pocos metros. Teóricamente transmite a 11 Mbps y hasta a 350 metros en el exterior. En un principio se diseñó para ofrecer "conexiones Ethernet inalámbricas" y después para garantizar la interoperabilidad entre productos 802.11 de diferentes fabricantes.

WiMax, por el contrario, fue diseñado como una solución de última milla en redes metropolitanas (MAN) para prestar servicios a nivel comercial.

2 Características técnicas

La siguiente tabla recoge las principales características de WiMAX:

Características Descripción

Sin necesidad de visión directa No necesita visión directa entre la antena y el equipo del suscriptor

Modulación OFDM (OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing) Permite la transmisión simultánea de múltiples señales a través de cable o aire en diversas frecuencias; usa espaciamiento ortogonal de las frecuencias para prevenir interferencias.

Antenas inteligentes Soporta mecanismos de mejora de eficacia espectral en redes inalámbricas y diversidad de antenas

Topología punto-multipunto y de malla (mesh) Soporta dos topologías de red, servicio de distribución multipunto y la malla para comunicación entre suscriptores.

Calidad de Servicio (QoS) Califica la operación NLOS (Non Line of Sight) sin que la señal se distorsione severamente por la existencia de edificios, por las condiciones climáticas ni el movimiento vehicular.

FDM (Frequency Division Multiplexing) y TDM (Time Division Multiplexing) Soporta multiplexación en la frecuencia (FDM) para propiciar la interoperabilidad con los sistemas de telefonía móvil y la multiplexación en el tiempo para la interoperabilidad con los sistemas inalámbricos.

Seguridad Incluye medidas de privacidad y criptografía inherentes en el protocolo. El estándar 802.16 agrega autenticación de instrumentos con certificados x.509 usando DES en modo CBC (CipherBlockChaining).

Bandas bajo licencia Opera en banda licenciada en 2.4 GHz y 3.5 GHz para transmisiones externas en largas distancias

Bandas libres (sin licencia) Opera en banda libre en 5.8, 8 y 10.5 GHz (con variaciones según espectro libre de cada país)

Canalización De 5 y 10 MHz

Codificación Adaptiva

Modulación Adaptiva

Ecualización Adaptiva

Potencia de Transmisión Controla la potencia de transmisión

Acceso al Medio Mediante TDMA dinámico

Corrección de errores ARQ (retransmisión inalámbrica)

Tamaño del paquete Ajuste dinámico del tamaño del paquete

Aprovisionamiento Aprovisionamiento dinámico de usuarios mediante DHCP y TFTP

Tasa de transmisión Hasta 75 Mbps

Espectro de frecuencia • IEEE 802.16a entre 2-11 GHz (LOS) para comunicación entre antenas

• IEEE 802.16b entre 5-6 GHz con QoS

• IEEE

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