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Sistemas WiMax: Exposición 2 (PROYECTO)

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by

Natasha Martinez

on 7 January 2015

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Transcript of Sistemas WiMax: Exposición 2 (PROYECTO)

WiMax: Worldwide Interoperability for Microwave Access
Nombre generalizado con el que se le conoce al estándar
IEEE 802.16.

Aprobado en 2003, es una tecnología robusta y confiable que trata sobre el acceso inalámbrico de última milla con banda ancha a redes de área metropolitana (MAN), la cual puede ser fija, nómada e incluso móvil.
Capas del protocolo WiMax
Aplica el modelo de 7 capas OSI, desde la capa de aplicación hasta la capa física, este separa las funciones en protocolos diferentes entre las serie de capas.
Principios de funcionamiento
WiMax es el típico sistema BWA (Broadband Wireless Access) punto a multipunto compuesto de dos elementos clave: Estación de Base y Equipo abonado.
Calidad de Servicio (QoS)
802.16a MAC confía en un protocolo de Sesión/ Requerimiento para acceso al medio y este soporta niveles de servicios diferenciados.
Muchas gracias por su atención!
Cobertura WiMax
Diseñado para obtener un óptimo comportamiento en todos los tipos de propagación, incluyendo las condiciones de LOS (línea de vista), LOS cercano y NLOS (no línea de vista), y entregar resultados confiables aun en casos de enlaces difíciles.
Wimax: Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas
En el modelo de 7 capas, para WiMAX/82.16, solo se definen las dos primeras capas
El estándar 802, separa el nivel de enlace en otras dos subcapas Logical Link Control (LLC) y Media Access Control (MAC).
WiMax en la Capa MAC
Compuesta por otras 3 capas:
Convergence Sublayer (CS)
Medium Access Control Common Part Sublayer (MAC CPS)
Security Sublayer
El estándar 802.16-2003, define una serie de mensajes de gestión y de transferencia, los de gestión son intercambiados entre la SS y la BS, antes y durante el establecimiento de la conexión.
Cuando se conecta, los mensajes de transferencia pueden ser intercambiados para permitir intercambio de datos. Este tiene muchos procedimientos, como acceso múltiple, construcción de tramas, gestión de QoS, entre otras.
Medium Access Control Common Part Sublayer (MAC CPS)
Funciona como herramienta para adaptar al 802.16-2003 a protocolos de capas superiores, sus funciones son:
Clasificar y mapear la MSDU en CIDs (identificador de conexión) apropiados, procesar PDUs de capas mayores basados en la clasificación, también puede suprimir repetidamente partes de la cabecera del payload en el emisor y restaurarlas en el receptor, entre otras funciones.
Convergence Sublayer (CS)
El estándar 802.16 se define como el tráfico inalámbrico que se moverá entre las redes centrales y los abonados.
El proceso se realiza en
3 fases
El abonado envía su tráfico inalámbrico hasta velocidades de 70 Mbps desde una antena fija sobre un edificio.
La estación base recibe transmisiones desde múltiples sitios y envía el trafico sobre un sistema inalámbrico o enlaces de cable a un Centro de Conmutación usando el protocolo 802.16.
El Centro de Conmutación envía el tráfico a un ISP o a la PSTN.
Se aprovecha la robustez y rango de OFDM como herramienta exclusiva para BWA
De 2 a 50Km con rb<=70Mbps sobre un único canal RF
TDM
DL (Downlink)
TDMA
UL (Uplink)
Empleo del Flujo de Datos
(Técnicas de acceso)
Aseguran un soporte más fácil para los servicios de multidifusión y difusión o emisión única de la señal.
Tipos de conexiones
Según propósitos
Según características
Para control o transferencia de datos de usuario
Como circuitos de paquetes o dedicados
Conexión Básica
Un canal de control Wimax con funciones básicas de gestión del enlace
Gestión de enlace
(levantar la conexión)
Cambiar características físicas
(control de potencia y sincronización)
Terminar las conexiones de radio
Opciones del espectro para la implementación del estándar
802.16:
Inicialmente se contemplaba la gama de 10 a 66 GHz con LOS
802.16a:
Actualmente se contempla la gama de 2 a 11 GHz con NLOS
*LOS: Line Of Sight
NLOS: No Line of Sight
El rendimiento de las capacidades de Wimax dependerá del ancho de banda del canal utilizado
Despliegue Flexible
Ancho de banda de 1.25MHz a 20MHz
OFDM: Multiplexado por División de Frecuencia Ortogonal
La capa física de 802.16 basa su funcionamiento en OFDM, que permite a Wimax operar en NLOS
Conexión de Gestión Primaria
Usada para transportar mensajes menos sensitivos al tiempo. Utiliza funciones de niveles superiores como:
Autenticación
Establecimiento de canales lógicos
Conexión de Gestión Secundaria
Usada para transportar mensajes necesarios para funciones de niveles superiores como DHCP (asignación dinámica de direcciones IP), SNMP (Gestión de red simple), y TFTP (transferencia de archivos) Las conexiones secundarias son opcionales.
Conexión de Transporte
Conexión unidireccional utilizada para transportar datos de usuario.

Cada conexión de transporte tiene un solo parámetro de QoS (Calidad de servicio) asociado a él, la conexión de transporte es usualmente asignada en pares (uplink y downlink).
Topología de la red
802.16 presenta distintas configuraciones:
Punto a punto (PTP)
Punto a multipunto (PTMP)
Red de malla (Mesh)

PTP: Punto a Punto
Usada para transmitir información de un dispositivo (o punto) a otro, el sistema Wimax puede usar la comunicación PTP para enlaces de alta velocidad para aplicaciones de backhaul (interconexión de sistemas)
PTMP: Punto a Multi-Punto
Usada para transmitir información de un dispositivo (o punto) a múltiples dispositivos o puntos, el sistema Wimax puede usar la comunicación PTMP para a estaciones base para proveer acceso de banda ancha a múltiples usuarios por estación base.
Red de Malla: Mesh
Cada dispositivo es interconectado a múltiples nodos (puntos de conexión) en la red donde los paquetes de datos pueden viajar a través de caminos alternos para alcanzar su destino.
Componentes del sistema WiMax
Estaciones subscriptoras (SS)
Estaciones base (BS)
Conmutadores de paquetes
Puertas de Acceso (Gateway)
Estaciones suscriptoras (SS)
Estaciones base (BS)
Conmutadores de paquetes
Transreceptores que convierten las señales de radio en señales digitales que pueden ser enrutadas para y desde dispositivos de comunicaciones.
También conocidas como
CPE
(Customer Premises Equipment o Equipo Local de Cliente), es donde termina la transferencia de datos entre el emisor y receptor.
Son transreceptores utilizados para conectar las SS a los sistemas Wimax. Pueden convertir y controlar el envío de paquetes de datos y conectar uno o varios dispositivos inalámbricos a un backbone
Dispositivo en una red de transmisión que recibe y envía paquetes de datos.
Puerta de acceso (Gateway)
Dispositivos de comunicación que transforman los datos recibidos de una red en un formato que puede ser usado en una red diferente.
Liszanka González
Natasha Martínez
Daniella Noriega

Conclusiones
WiMax tiene un rango de cobertura limitado (2 y 50 Kilómetros con una tasa de bits hasta de 70Mbps sobre un único canal de Radiofrecuencia para OFDM).
Para su funcionamiento requiere la instalación de torres centralizadas para la recepción y redireccionamiento del acceso a la red.

Proporciona mejoras en la relación costo beneficio de instalar una red MAN.
Ofrece la posibilidad de implementar servicios añadidos tales como VoIP, servicios de datos, y video, con altos estándares de calidad.
Resulta ser un canal ideal para las zonas rurales, o lugares a los cuales puede resultar muy costoso realizar otro tipo de conexiones.
Posee mejor BW que en redes MAN gracias a los parámetros de calidad establecidos.
Proyecto: Diseño e implementación de una red WiMax en un conjunto residencial del sector Hoyo de la Puerta en Caracas, Venezuela
Planteamiento del problema
Debido a la naturaleza montañosa de la zona de Monteclaro, los servicios de internet por medio de fibra óptica o cable de cobre no han sido implementados; los vecinos han colocado solicitudes que tienen una vejez de hasta 10 años sin encontrar respuesta por parte de los proveedores de servicios.

La única forma que tienen los habitantes de la zona de acceder a internet es a través de dispositivos portátiles que varían desde CDMA hasta 4G
Altos costes y rentabilidad mensual
Bajos niveles de QoS
Integración de las urbanizaciones a través de implementaciones tecnológicas que les permita automatizar tareas diarias del hogar
Solución
Se propone la implementación de un sistema de red Wimax que provea servicios de internet para todo el conjunto residencial, cuya cobertura abarque las urbanizaciones Monteclaro Lagunas, Monteclaro Villas y Lomas de Monteclaro.

La tecnología WiMax en zonas resdenciales se implementa con la instalación de un transmisor en un punto estratégico de la zona
Se estima un número total de casos de 2200 usuarios, el cual está conformado por 550 casas, con 4 usuarios promedio por casa
No se descarta un crecimiento a largo plazo
Topología general de la red
Desarrollo
(Cálculos Realizados)
Valores establecidos:
Frecuencia WiMax: 2.5GHz [Banda libre CONATEL]
Parámetros de localización [Lat, long, altura]
Modelo de propagación (
Pérdidas por espacio libre
)
Condiciones climáticas
Potencia de transmisión y ganancia de antena

Resultados obtenidos
Análisis de costos
Selección de Equipos
Tecom WM5347
Diseñada por la empresa Alvarion con rangos de frecuencia de 2.3/2.5/3.3 hasta 3.8GHz
Sensitividad de -98dBm
Para exteriores e interiores
Seowon Intech Dual Mode USB SWU-6 X00
Funciona con WiMax con sensitividad de hasta 23dBm, igualmente fabricado por Alvarion
Selección de Equipos
Antena Omnidireccional para BS
Utilizadas para conectar las estaciones de servicio a los sistemas Wimax. Pueden convertir y controlar el envío de paquetes de datos y conectar uno o varios dispositivos inalámbricos a un backbone
Conclusiones y Recomendaciones
Se estableció la ubicación de la BS en la calle principal de la urbanización Lomas de Monteclaro, ya que tiene linea de vista ideal hacia el Cerro el Volcán, donde se encuentra ubicada la ISP [Proveedor de Servicios]
Adicionalmente, se propone la implementación de una solución domótica para la automatización de los hogares, a través del uso de equipos con capacidad de trabajo sobre WiMax
VoIP
Sistemas de seguridad integrado
Monitoreo remoto del hogar
Fuentes / Enlaces de Proveedores
www.alvarion.com/products/product-portfolio/4g-cpe-portfolio/mobile-devices
www.movilmax.com/index.php/tarifas-pymes
www.albentia.com/productos/PRO-SU-1100
Justificación de Inversión
La instalación de toda una infraestructura, y que los gastos relacionados a la misma sean cubiertos por el aporte de los usuarios finales, tal y como se observa, resulta un tanto más alto que la alternativa de contratar un proveedor de servicios que costee esta instalación y mantenimiento de los equipos.
Dicho gasto se observa mayor en el pago inicial, sin embargo, se estima que al terminar el proceso de implementación, dicho régimen de pago bajará drásticamente, ya que solo contemplará el proveedor de servicios al enlace, y costos por mantenimiento y alquiler de torres.
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