IEEE 802.16 – WiMAX Guilherme Caldeira De Lello UFRJ/POLI/DEL Junho de 2005

IEEE 802.16 – WiMAX

Guilherme Caldeira De Lello

UFRJ/POLI/DEL

Junho de 2005

Índice

I. Introdução

II. A pilha de protocolos

III. A camada física

IV. A camada de enlace de dados

V. Conclusão

VI. 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 Limitação de distância

Cabo Alto custo de instalação

BWA (Broadband Wireless Access) Facilidade e rapidez de instalação Baixo custo de manutenção Melhor alternativa para regiões sem infra-

estrutura 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 Medium Access Control Modifications and Additional

Physical Layer Specifications for 2-11 GHz

15/01/2003 – IEEE 802.16c 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 Autenticação Criptografia

Parte comum da subcamada MAC 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 Portadora única (single carrier)

Multiplexação 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 Gerenciado pela estação base

Canal upstream 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