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 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 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 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 Total: mais de 220 membros 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 Multiplexação Duplexação 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 Multiplexação 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 QoS 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