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)
2)
Suporte a 3G e 4G.
Outros segmentos.
3) Arquitetura do Wimax.
1)
2)
Overview da Arquitetura da camada MAC.
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 padrão IEEE 802.16e Wimax Móvel

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;
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:



Múltiplas Células.
O sistema 3G são dotados de núcleo IP desenvolvido para
transportar informações do tipo multimídia em altas
velocidades e ainda prover QoS.


Múltiplos Serviços.
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.



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


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.)
802.16
802.16a / d
802.16e
Espectro
10 - 66 GHz
2 - 11 GHz
2 - 6 GHz
Tipos
FIXO
NOMÁDICO
MÓVEL
Condições de
Canais
LOS
NLOS
NLOS
Taxa de
Transmissão
32 - 134 Mbps em
canalização de 28 M Hz
Até 75 Mbps em
canalização de 20 M Hz
Até 15 Mbps em
canalização de 5 Mhz
Modulação
QPSK, 16 QAM e 64
QAM
OF DM 256 subportadoras QPSK, 16
QAM, 64 QAM
Mesma m odulacão do
802.16a
Larguras de Banda
dos Canais
20, 25 e 28 MHZ
Entre 1,5 e 20 MHz
Mesma largura do
802.16a com sub-canais
UL
Raio Típico da
Célula
N/D
De 13km a 16km,
dependendo da banda
de frequência utilizada
(5.8Ghz - 3.5Ghz)
De 6,5km a 8km,
dependendo da banda
de frequência utilizada
(5.8Ghz - 3.5Ghz)
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
WiMAX & WiFi - uso combinado
WiMAX
Base Station
WiMAX
indoor coverage
WiMAX SS
with WiFi
WiMAX
outdoor coverage
WiMAX SS
with WiFi
Dedicated WiMAX SS
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.