WiMAX- padrão 802.16 Aula 07 Padrão 802.16 – Wi-max Prof Esp. Diovani Milhorim.

WiMAX- padrão 802.16

Aula 07

Padrão 802.16 – Wi-max

Prof Esp. Diovani Milhorim

Sumário

1) Conceito de Wimax.2) Oportunidades de Negócio.

1) Suporte a 3G e 4G.2) Outros segmentos.

3) Arquitetura do Wimax.1) Overview da Arquitetura da camada MAC.2) Visão Geral do Wimax.

4) Caso de uso.5) Comparação.6) Desafios.

Redes sem Fio e Serviços

O que é Wimax?

Worldwide Interoperability for Microwave Access. “WiMAX é a coisa mais importante desde o advento

da própria Internet”, Intel. Baseada em padrão global, o IEEE 802.16. Visa solucionar o problema da última milha. Diminui o investimento em infra-estrutura de alto

custo, comparada com a telefonia. Modulação dinâmica adaptativa (QPSK e QAM),

baseada na qualidade do link. Topologia: Point-to-Multipoint (PMP) e Mesh.

O que é Wimax?

Espectro: de 2 a 11 Ghz ou de 10 – 66 GHz. Opera similar ao Wi-Fi, porém com uma velocidade

maior de transmissão, sobre uma distância maior e para um número maior de usuários.

70 Mbps contra 54 Mbps do Wi-Fi. A grande diferença está no alcance:

Aproximadamente 300m Wi-Fi X 50 Km WiMAX

O padrão IEEE 802.16

Define a comunicação sem fio entre a BS e uma ou mais SSs servindo a usuários domésticos ou comerciais.

Alternativa às tecnologias tradicionais como DSL e cabo: Viabilidade técnica. Custo de implantação.

PMP ou Mesh. TDD ou FDD. 1ª versão: 2001

O Wimax Móvel está sendo desenvolvido para ser uma solução de banda larga para a convergência das redes fixas e móveis, oferecendo: Altas taxas de transmissão; Escalabilidade; Qualidade de Serviço; Segurança; Mobilidade.

O padrão IEEE 802.16e Wimax Móvel

Tem como principais características técnicas: Uso OFDMA; MIMO (Multiple Input Multiple Output); Tamanho de canal escalável; Escalonamento seletivo de freqüência;

O padrão IEEE 802.16e Wimax Móvel

Oportunidades de Negócio.

Novas demandas, novos serviços. Acessar informações e serviços a qualquer momento

e qualquer lugar.

Aumento na demanda de Internet banda larga. Queda no custo das tecnologias wireless. Potencial do padrão IEEE 802.16:

Especifica o que fazer; Deixa em aberto como fazer;

Suporte a 3G e 4G

3G – voz + dados de até 2 Mpbs Média de 144 Kbps a 384 Kbps em movimento. 2 Ghz – freqüência saturada. Prevê uma convergência das comunicações:

Múltiplos Serviços. Múltiplas Células. O sistema 3G são dotados de núcleo IP desenvolvido para

transportar informações do tipo multimídia em altas velocidades e ainda prover QoS. QoS: problema: taxas variadas com a grande variedade de tipos

de serviços com requisitos diferentes. 3,5G. O HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) é

uma tecnologia 3,5G que permite taxas entre 8 e 10 Mbps por terminal de usuário.

Suporte a 3G e 4G

4G – voz + Rede Móvel Multimídia; Anytime, anywhere, anyone; Provê suporte a uma plataforma multimídia com alta

taxa ( 100Mbps). Suporte a mobilidade global. Soluções integradas com wireless. WiMAX: um dos pilares da 4G;

Suporte a QoS e mobilidade são fundamentais em redes móveis multimídia;

Maior área de cobertura; Imunidade a Interferência com o OFDM; Conectividade com o IP; Interoperabilidade com outras tecnologias, através do IP;

Outros Segmentos

Mobilidade Corporativa “É quando uma empresa implanta uma estrutura WiMAX somente para ela, para

poder fornecer acesso aos seus funcionários dentro da área de cobertura da antena“.

Campus Networking; Building to Building Connection; Backhaul de Wi-Fi e VoiP; ??? Surveillance; Backhaul de Mesh Technology; Soluções de Atendimento Móveis; Governo em geral (p. ex., Inclusão Digital); Prefeituras e Comunidades: Cidades Digitais e Hotzones; Serviços Especiais (p. ex., soluções de Wireless POS para o segmento

financeiro); Futuro com WiMAX Móvel: várias soluções explorando a mobilidade.

Aplicações Multimídia Voz, Dados, MMS. Internet móvel pelas operadoras de telefonia movél. Tv digital

Mobilidade nos Processos Críticos das Corporações

Arquitetura do Wimax

Camada física (PHY). Camada de acesso ao meio (MAC). A subcamada MAC encontra-se dividida em

três subcamadas: subcamada de Convergência de Serviços (CS), subcamada de Parte Comum (CPS) subcamada de Privacidade (PS).

Camadas

Física: São especificados o espectro de freqüência, o esquema de modulação, as técnicas de correção de erros, a sincronização entre transmissor e receptor, a taxa de dados e a estrutura de multiplexação.

MAC: São especificadas as funções associadas aos serviços oferecidos aos usuários, que incluem a transmissão de dados em quadros e o controle do acesso ao meio sem fio compartilhado.

Camada MAC

A camada MAC é orientada a conexão. Define como e quando a estação base ou os

assinantes podem iniciar a transmissão no canal.

A subcamada de Convergência de Serviços (CS) é responsável por mapear os dados provenientes da camada mais alta em fluxos de serviço e conexões na camada MAC. Subcamadas específicas de serviço:

convergência ATM e convergência de pacotes.

Camada MAC

A subcamada de Parte Comum fornece funções de acesso ao sistema, de alocação de largura de banda, e de estabelecimento, manutenção e término da conexão. Nessa subcamada estão presentes mecanismos

para requisitar largura de banda, associar parâmetros de QoS e de tráfego, e encaminhar os dados para a subcamada de convergência apropriada.

Camada MAC

A subcamada de Segurança é a responsável por garantir a privacidade dos dados através de criptografia, autenticidade dos dispositivos e gerenciamentos de chaves de tráfego.

Camadas MAC

Camada MAC (cont).

O MAC PDU é a unidade de dados responsável pela troca de informações entre as camadas MAC da estação base e da estação cliente.

Visão Geral

Visão Geral (cont.)

Legenda:

LOS – Linha de Visada

NLOS – Sem Linha de Visada

OFDM – Modulação por Divisão de Freqüência Ortogonal

QPSK – Modulação por Mudança de Fase

QAM – Modulação por Quadratura de Amplitude

802.16 802.16a / d 802.16e

Espectro 10 - 66 GHz 2 - 11 GHz 2 - 6 GHz

Condições deCanais

LOS NLOS NLOS

Taxa deTransmissão

32 - 134 Mbps emcanalização de 28 MHz

Até 75 Mbps emcanalização de 20 MHz

Até 15 Mbps emcanalização de 5 Mhz

Modulação QPSK, 16 QAM e 64QAM

OFDM 256 sub-portadoras QPSK, 16QAM, 64 QAM

Mesma modulacão do802.16a

Larguras de Bandados Canais

20, 25 e 28 MHZ Entre 1,5 e 20 MHz Mesma largura do802.16a com sub-canaisUL

Tipos FIXO NOMÁDICO MÓVEL

Raio Típico daCélula

N/D De 13km a 16km,dependendo da bandade frequência utilizada(5.8Ghz - 3.5Ghz)

De 6,5km a 8km,dependendo da bandade frequência utilizada(5.8Ghz - 3.5Ghz)

WiMAX & WiFi - uso combinado

WiMAXBase Station

WiMAXindoor coverage

WiMAXoutdoor coverage

WiMAX SSwith WiFi

Dedicated WiMAX SS

WiMAX SSwith WiFi

WiFi for extending coverage

Desafios:

Transmissão da DTV sobre WiMAX? Garantia de QoS em serviços interativos. Segurança em Sistemas Embarcados:

Middleware. Rede Celular e WiMAX:

Negociações de QoS, handoff, segurança e mobilidade;

Convergência com outras tecnologias.

Desafios

Segurança: Autenticação: Certificados X.509 Criptografia: DES em CBC (Cipher Block Chaining) e a AES Problemas:

SS não autentica BS. Necessidade de autenticação mútua. SS não sabe se BS é falso ou não.

Quebra da chave DES CBC (64 bits) Tempo de vida da TEK padrão = 12 horas. A 6.36Mbps/s atinge-se um tempo de 12 horas. Tempo de vida da chave vs. Taxa de transmissão.

Falta de definições explicitas pelo padrão. Métodos de geração de chaves (AK e TEK).

Protocolo vulnerável a ataques de replay.

Desafios

Novos Serviços sobre Redes Mesh: Telefonia IP. Transmissão de Vídeo. Necessita de QoS para garantir qualidade na

transmissão de pacotes de voz e vídeo.