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WiMAX
Miragem ou Realidade?
Jorge Rodrigues
PT Comunicações
Universidade da Beira Interior, 4 de Outubro de 2005
WiMAX
22
Enquadramento
 A tecnologia 802.16 / WiMAX afecta domínios tecnológicos
cruciais para os operadores:
–
–
–
–
WiMAX
Redes de acesso;
Redes wireless ;
Redes metropolitanas;
Redes móveis.
33
Cenários de aplicação
IP/Internet
Médias/grandes empresas:
Circuitos
PSTN
PMEs: Serviços IP
Redes
móveis
2G/3G
Clientes residencial /
SOHO: “Wireless
DSL”
802.11
“Hot Zone”
WiMax
WiMAX
802.11
Agregação de hotspots
WiFi
44
Normas IEEE 802.16 e ETSI HiperMAN
• O conjunto de normas wireless, formam uma hierarquia de protocolos complementares.
• Cada um orientado para um mercado específico (PAN, LAN, MAN, ou WAN).
• Têm sido desenvolvidas em paralelo pelo IEEE e pelo ETSI, havendo pontualmente sincronismo
e compatibilidade entre si.
WiMAX
55
WiMAX Forum
(Worldwide
Interoperability for Microwave Access Forum)
•
•
•
Fundado em Abril 2002
Organização sem fins lucrativos formada por fabricantes de equipamento e de componentes e operadores de
telecomunicações.
Objectivos:
– Assegurar interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes.
– Permitir economias de escala, que reduzam custo do equipamento.
– Reduzir risco de investimento para operadores.
Soluções normalizadas e interoperáveis permitem vendas em grande volume, com
redução dos custos.
Primeiras certificações WiMAX Forum: 2º Semestre de 2005 (previsão)
WiMAX
66
Norma(s) 802.16
802.16
WiMAX
802.16 - 2004
802.16e
Aprovada
Dezembro 2001
Junho 2004
2ºS 2005 (previsão)
Espectro
10-66 GHz, licenciado
2-11 GHz, licenciado, não licenciado
2-6 GHz, licenciado, não licenciado
Condições do
canal
Linha de vista requerida
(LOS)
Linha de vista não requerida
(NLOS)
Linha de vista não requerida
(NLOS)
Débito
Até 134 Mbps com canais de 28
MHz
Até 75 Mbps com canais de 20 MHz
Até 15 Mbps com canais de 5 MHz
Modulação
QPSK, 16QAM, 64QAM
OFDM 256 sub-portadoras, BPSK,
QPSK, 16QAM, 64QAM
OFDM 256 sub-portadoras, BPSK,
QPSK, 16QAM, 64QAM
Mobilidade
Fixo
Fixo, portátil
Portabilidade nomádica, mobilidade
Eficiência espectral
< 4.8 bps/Hz
< 3.75 bps/Hz
< 3 bps/Hz
Larguras de banda
de canal
20, 25 e 28 MHz
Escalável
1.5 a 20 MHz
Escalável
1.5 a 20 MHz
Raio típico da
célula
2-5 km (LOS)
1-15 km
(depende de cenário) alcance max.
50 km
1-5 km
(depende de cenário)
77
Inovações 802.16/WiMAX
 Camada física
– Minimização dos efeitos da propagação multipath com OFDM;
– Adequação do esquema de modulação à qualidade do link rádio através da modulação
adaptativa.
 Sub-camada MAC
– Controlo eficaz da qualidade de serviço:
• Plano de controlo – controlo de admissão
• Plano de transporte – prioritização de classes de tráfego
 Sub-camada de convergência
– Interfaces de serviço standard: IPv4, IPv6, 802.3, 802.1q, ATM
IPv4
IPv6
802.3
802.1q
ATM
Sub-camada de convergência
Sub-camada MAC
PHY1
WiMAX
PHY2
PHYn
88
WiMAX / 802.16: inovações
•
WiMAX
Ligações sem linha-de-vista (NLOS). Em ambiente urbano a perturbação da linha de vista por obstáculos e a presença de
múltiplas reflexões de sinal podem ser contornadas. A utilização de modulação robusta (tecnologia OFDM / modulação
adaptativa) e melhorias na tecnologia de antena (smart antennas) permite elevada tolerância a reflexões de sinal e recuperação
adequada de sinal à chegada, aumentando a capacidade de cobertura nestas zonas.
99
WiMAX / 802.16: inovações
WiMAX
•
Mecanismos de QoS integrados; permite até milhares de utilizadores usarem de forma partilhada serviços de
dados, voz e video.
•
Perfis de rajada ( modulação / codificação adaptativa ) atribuídos dinamicamente em função das condições de
ligação (D/L e U/L); rajada a rajada por cada terminal. Resultado: compromisso entre capacidade e robustez em
tempo real; dobro da capacidade média para mesma disponibilidade de link, comparando com sistema nãoadaptativo.
10
10
WiMAX: Acesso fixo
Dimensão das células
WiMAX
11
11
Posicionamento do WiMAX
Mobilidade
3G
2G,
2.5G
WiMAX
WLAN
xDSL, HFC
Débito
WiMAX
12
12
Dimensão do mercado
Perspectiva de médio/longo prazo
Móvel
802.16e
Fixo
“Wireless DSL”
2005
Primeiras
certificações
WiMAX
WiMAX
Portátil/Nómada
“Hot Zones”
2007
2009
13
13
WiMAX
14
14
Cenários de Aplicação do WiMAX
Portabilidade e mobilidade
•
•
•
WiMAX
O WiMAX vem-se orientando para o mercado da portabilidade pessoal e mobilidade, centrado nos dados.
Dois factores importantes para a sua concretização são a aprovação da norma 802.16e e a introdução de
chipsets com menor consumo de energia.
O forte suporte de importantes fabricantes de circuitos integrados, com destaque para a Intel, é um elemento
chave para o sucesso do WiMAX nesta área, ao disponibilizarem de forma alargada terminais WiMAXcapacitados (laptops, PDAs,...) a preços competitivos.
15
15
WiMAX vs. xDSL, WiFi
WiMAX
xDSL
WiFi
WiMAX
Cobertura
5 – 7 km
< 100 m
7-15 km (LOS)
1-5 km (NLOS)
Débitos
ADSL dnstrm: 8 Mbit/s
ADSL upstrm: 800 kbit/s
54 Mbit/s (20 MHz –
802.11g)
100 Mbit/s (20 MHz)
QoS
Baseado em ATM
Não suporta
QoS nativo no MAC
Mobilidade
Nula
Limitada
Alargada
802.16e)
Escalabilidade
De acordo com capacidade do
Dezenas de utilizadores
DSLAM. Possíveis limitações impostas por AP
por crosstalk
(com
Centenas de estações clientes
por estação base
16
16
WiMAX vs. WiFi
• Através do 802.16 MAC, cada estação base WiMAX distribui dinamicamente
largura de banda (U/L e D/L) para terminais de utilizadores, usando TDMA.
• No caso WiFi, o 802.11 MAC usa mecanismos de carrier-sensing que não
permitem controlo efectivo de largura de banda na ligação rádio.
WiMAX
17
17
Cenários de Aplicação do WiMAX Complementaridade WiMAX / WiFi
•
•
O WiFi, através dos hotspots públicos, permite aos operadores fixos
dar os primeiros passos na direcção da portabilidade pessoal em banda
larga, embora com limitações claras de extensão e cobertura.
O WiMAX complementa o WiFi, ao permitir uma verdadeira abertura
do novo serviço de portabilidade pessoal de banda larga a áreas de
cobertura metropolitana, as hotzones.
4
WMAN Nomadic Coverage -->
handoff from HOT SPOTS
H
H
H
H
H
H
H
H
H
= wide area
coverage outside of
Hot Spots
WiMAX
18
18
WiMAX vs. WiFi, UMTS
WiMAX





Eficiência espectral
5
Largura espectral
Custos globais
4
3
2
Numero de
1
utilizadores / célula
0
Custo CPE
simultâneos
Dados em banda larga
Cobertura de área metro (hotzones)
Robustez
Controlo de potência poderoso
“Nomadicidade”
Mobilidade
Alcance
Segurança
WiFi
UMTS/HSDPA
Eficiência espectral
Largura espectral
Numero de
utilizadores / célula
simultâneos
5
4
3
2
1
0
Custos globais
Custo CPE
Segurança
WiMAX
Custos globais
Custo CPE
Mobilidade
Alcance




Eficiência espectral
5
Largura espectral
4
3
2
1
Numero de
0
utilizadores / célula
simultâneos
Baixo custo de CPE
Cobertura limitada (hotspots)
Segurança inferior
Débito não garantido (canal patilhado)
Alcance
Mobilidade
Segurança
 Voz, dados e multimédia
 Cobertura nacional
 Mobilidade total
19
19
“Always Best Connected”
GSM/UMTS
WiMAX
WiFi
Urbano
WiMAX
WiMAX
WiMAX
WiFi
WiFi
Suburbano
Rural
20
20
Espectro de frequências e questões regulamentares
WiMAX
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21
Conclusões
 O WiMAX é uma solução versátil, adaptável a múltiplos cenários de aplicação;
 No curto/médio prazo, o WiMAX dificilmente constituirá uma alternativa competitiva em
zonas já cobertas por ADSL/cabo;
 A integração em equipamentos de utilização pessoal (PCs portáteis, PDAs, telemóveis),
proporcionada pelo 802.16e, poderá ser o ponto de partida para a massificação da
tecnologia (2007-08);
 O WiMAX é apenas mais uma tecnologia de acesso – o seu sucesso será sobretudo o
sucesso dos serviços que vier a suportar vs custo.
WiMAX
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Questões?
WiMAX