IEEE 802.16 – WiMAX
Guilherme Caldeira De Lello
UFRJ/POLI/DEL
Junho de 2005
Índice
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Introdução
A pilha de protocolos
A camada física
A camada de enlace de dados
Conclusão
Bibliografia
I. Introdução



O WiMAX é uma implementação do padrão
IEEE 802.16
802.16 – padrão para Redes Metropolitanas
Sem Fio de Banda Larga (Broadband
Wireless MAN)
WiMAX – Worldwide Interoperability for
Microwave Access
Padrões para Redes Sem Fio
MAN Sem Fio


Comunicação ponto a multiponto
Conexão para última milha
Acesso de Banda Larga em Prédios




Conexão fixa
Última milha
Instalação de cabo/fibra ótica para cada
usuário é caro
Demanda doméstica e comercial por serviços




Dados
Voz
Vídeo
Videoconferência
Tecnologias de Banda Larga

DSL


Cabo


Limitação de distância
Alto custo de instalação
BWA (Broadband Wireless Access)



Facilidade e rapidez de instalação
Baixo custo de manutenção
Melhor alternativa para regiões sem infraestrutura de banda larga com fio
Evolução do IEEE 802.16


8/04/2002 – Air Interface for Fixed
Broadband Wireless Systems
1/04/2003 – IEEE 802.16a


15/01/2003 – IEEE 802.16c


Medium Access Control Modifications and Additional
Physical Layer Specifications for 2-11 GHz
Detailed System Profiles for 10-66 GHz
10/09/2001 – IEEE 802.16.2

Coexistence of Fixed Broadband Wireless Access
Systems
Estágio Atual do IEEE 802.16



1/10/2004 – IEEE 802.16-2004
17/03/2004 – IEEE 802.16.2-2004
Padrões em desenvolvimento:

IEEE 802.16e


Physical and Medium Access Control Layers for
Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed
Bands
IEEE 802.16f

Management Information Base
WiMAX Forum


Organização sem fins lucrativos
Objetivos




Promover o acesso à banda larga sem fio
Consolidar o 802.16
Garantir compatibilidade e interoperabilidade
entre equipamentos
Equivalente ao Wi-Fi Alliance para o 802.11
Conseqüências da Padronização




Aumento da produção de componentes
Diminuição do custo de produção de
equipamentos
Aumento da competitividade em acesso à
banda larga
Acessos à banda larga mais velozes e
baratos para os usuários finais
Membros do WiMAX Forum







Intel
Analog Devices
Ericsson
Motorola
Nokia
Samsung
Fujitsu







AT&T
British Telecom
Deutsche Telekom
France Telecom
Microsoft
Gradiente
entre outras
Total: mais de 220 membros
WiMAX Vs. WiFi







Por que é necessário um novo padrão?
Mobilidade
Alcance
Número de usuários
Taxa de dados
Qualidade de serviço
Segurança
II. A Pilha de Protocolos
Camada Física


Trasmissão de bits
Modulação




QAM-64
QAM-16
QPSK
Subcamada de convergência de transmissão

Independência em relação às tecnologias da
camada de enlace
Camada de Enlace de Dados

Subcamada de segurança



Parte comum da subcamada MAC


Autenticação
Criptografia
Principais protocolos
Subcamada de convergência de serviços
específicos

Interface para a camada de rede
III. A Camada Física

Espectro Eletromagnético
Freqüências de Operação

10 – 66 GHz





IEEE 802.16
Linha de visada (line-of-sight)
Feixes direcionais
Bandas licenciadas
2 – 11 GHz



IEEE 802.16a
Sem linha de visada
Bandas licenciadas e não licenciadas
Esquemas de Modulação




Distância
Potência
Relação sinal/ruído
Taxa de dados
10 – 66 GHz

Modulação


Multiplexação



Portadora única (single carrier)
TDM
TDMA
Duplexação

TDD (time division duplexing)


Apenas half-duplex
FDD (frequency division duplexing)

Half-duplex ou full-duplex
2 – 11 GHz

Sem linha de visada


Propagação por múltiplos caminhos
Multiplexação



Portadora única (single carrier)
OFDM (orthogonal frequency division
multiplexing)
OFDMA (orthogonal frequency division multiple
access).
TDD


Slots alocados dinamicamente
Maior eficiência de utilização do meio
Correção de Erros



Muitos erros de transmissão são esperados
Correção de erros na camada física
FEC (forward error correction)

Reed-Solomon
IV. A Camada de Enlace de Dados



Subcamada de segurança
Parte comum da subcamada MAC
Subcamada de convergência de serviços
específicos
Subcamada de Segurança

Autenticação




Certificados X.509
Assinados com criptografia RSA de chave pública
Apenas os assinantes são autenticados
Criptografia


Apenas a carga útil é criptografada
DES (data encryption standard)
Parte Comum da Subcamada MAC




Ponto a multiponto
Orientada a conexão
Independente do protocolo (ATM, IP,
Ethernet, etc.)
Nível de qualidade de serviço flexível
Quadros MAC

Canal downstream


Canal upstream


Gerenciado pela estação base
Disputado pelos assinantes
QoS




Serviço de taxa de bits constante
Serviço de taxa de bits variável de tempo real
Serviço de taxa de bits variável de tempo não-real
Serviço de melhor esforço
Estrutura de Quadro


Quadro genérico
Quadro de solicitação de largura de banda
Subcamada de Convergência de Serviços
Específicos


Subcamada de convergência ATM
Subcamada de convergência de pacotes




Ipv4
Ipv6
Ethernet
VLANs
V. Conclusão

Características que atendem atual demanda






Interoperabilidade
Flexibilidade
Custo
Grandes empresas se esforçam pela
consolidação do padrão
Dificuldade em obter bandas licenciadas
mundialmente
Complexidade herdada do modelo OSI
VI. Bibliografia







Andrew S. Tanenbaum, Redes de Computadores, 4ª edição,
Elsevier, Rio de Janeiro, 2003
Eklund, Carl et al., IEEE Standard 802.16: A Technical Overview
of the WirelessMAN Air Interface for Broadband Wireless
Access, IEEE Communications Magazine, junho de 2002
Eklund, Carl, The IEEE 802.16 Standard for Broadband Wireless
Access
Bölcskei, Helmut et al., Fixed Broadband Wireless Access: State
of the Art, Challenges, and Future Directions, IEEE
Communications Magazine, janeiro de 2001
http://ieee802.org
http://www.wimaxforum.org
http://www.intel.com