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WIMAX

31Introduo

1.1Generalidades31.2Aplicao e servios31.3Normalizao42Normas I3E62.1Frequncia62.2Modelo referncia83Design Tcnico113.1Generalidades113.2Service Flow133.3Scheduling133.4Atribuio de banda143.5Framing153.5.1FDD153.5.2TDD164Planeamento Rede175Engenharia Rede18

Tabela de Figuras8Fig. 1 Modelo base 802.16-2004 e funes

Fig. 2 Diagrama de referncia para sistemas FBWA12Fig. 3 MAC Scheduling14Fig. 4 Exemplo de atribuio de largura de banda no FDD16Fig. 5 Trama TDD16

Introduo1.1 Generalidades

Wimax, sigla que significa Wireless Interoperability for Microwave Acces, uma tecnologia emergente e que basicamente se destina a oferecer servios de Banda Larga a utilizadores fixos e/ou mveis recorrendo para isso transmisso via rdio.

O desenvolvimento desta tecnologia tem por conceito base uma total independncia entre fabricantes de equipamentos de rede e de cliente (CPE), Interoperabilidade, permitindo a utilizao de qualquer terminal de cliente numa rede desenvolvida por qualquer outro fabricante. Alm disso, como filosofia WLL (Wireless Local Loop), est baseada numa estrutura celular o que permite de algum modo para j a mobilidade/portabilidade dos utilizadores e numa fase posterior a total portabilidade dos mesmos sem interrupo de servio, semelhana dos servios mveis GSM/UMTS com gesto de handovers.

Do ponto de vista de existncia, este projecto j tem alguns anos mas s com os ltimos desenvolvimentos de tecnologia VLSI se tornou competitiva a implementao dos novos equipamentos necessrios. Nesta altura tudo depende do desenvolvimento de um chipset pela Intel que ainda no est concludo.

1.2 Aplicao e servios

Do ponto de vista de aplicao, os Business Cases, apontam para algumas tpicas:

Rede acesso (last mile):

cobertura BL em zonas ainda no atingidas por cabo

cobertura BL em zonas especificas (novas urbanizaes, universidades, empresas,), mesmo em ambiente j coberto, com necessidade de larguras de banda elevadas

cobertura de zonas rurais com dificuldades de distribuio BL por outras solues

Suporte BackHaul, rede transmisso:

interligao de hotspots Wifi com banda larga

Securizao de circuitos e/ou redes especificas (emergncias, bombeiros,)

Tm sempre sido referidos 3 cenrios tpicos normalmente baseados em critrios de densidade demogrfica:

Urbano, sub urbano e rural

em mercados residenciais e SMEs. Quanto a servios

Desde a cobertura simples de BL a outros especficos como VoIP, VoD, SVA,.

Os Business Cases apontam para uma recuperao do investimento inicial entre 3 a 5 anos.1.3 Normalizao

Relativamente s questes de regulamentao e normalizao, os trabalhos de organismos internacionais I3E e ETSI j comearam h bastante tempo no estando ainda estabilizadas as normas finais.

Existe tambm um outro organismo internacional Wimax Frum , constitudo por fabricantes e operadores, que pretende constituir o ncleo core de suporte desta tecnologia facilitando no s a especificao de necessidades e caractersticas como tambm a certificao de equipamentos e fornecedores.No I3E esta tecnologia segue a arquitectura do conjunto de normas 802 e a primeira criada foi a .16 que progrediu at reviso d), estando desde j prevista uma verso e) para finais de 2006/2007. Esta ltima reviso vir acrescentar uma funcionalidade agora designada por portabilidade nomdica, uma vez que das anteriores j faz parte a mobilidade dos terminais de cliente.

O ETSI criou a norma HIPERMAN e HIPERACCESS de suporte a esta tecnologia.Neste momento j existem fornecedores (Alvarion, Redline, Aperto Networks,) e equipamentos (pr-Wimax) prontos para serem certificados segundo a norma quase vigente (I3E 802.16-2004). Nesta altura a limitao maior o custo elevado dos CPEs.J existem alguns operadores/carriers que adoptaram esta tecnologia embora reconheam que os actuais equipamentos no so Wimax Compatible.Duas questes de fundo se colocam nesta altura:

No est definida em absoluto a faixa de frequncias a utilizar, embora vrios fornecedores disponham desde j de equipamentos a operar nas faixas de 2.5, 3.5 e 5.8 Ghz

Parece haver dvidas quanto compatibilidade de migrao dos equipamentos da verso I3E 2004 para a e).Normas I3EO conjunto de normas 802 aplicado a tecnologias de nvel 2 do modelo OSI, nvel 2 ou de ligao, tem como funo bsica a transmisso, entre dois pontos, de unidades de informao de modo seguro e sem perda de qualidade de servio (eventualmente utilizando tcnicas de deteco e correco de erros). Nestas tecnologias de Acesso Partilhado (ATM, Ethernet,) outra das funes desta camada a da regulao do acesso ao meio de transmisso e optimizao do uso dos recursos da rede.

Na norma 802.16 (Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems), destinada especificao da interface rdio, justifica-se assim a diviso em 2 sub camadas: sub camada inferior que enquadra os servios (IP, ATM, Ethernet,VLAN, ) e gere o acesso aos recursos de rede, melhor dizendo, determina quem pode transmitir em cada momento, e que varia consoante o tipo de meio sub camada Medium Acces Control ou MAC

outra sub camada responsvel pelo controle de transmisso/recepo de pacotes e de controle de erros sub camada fsica, PHY.

A troca de informao de controlo entre as camadas MAC dos dois terminais (BS e SS) permite estas funes de autenticao, atribuio de banda,

1.4 FrequnciaConsideradas duas gamas:

entre 10 e 66 Ghz (bandas licenciadas) obrigatrio linha de vista (LOS)

problema multipath desprezvel, e considerar chuva no link budget

larguras de banda disponveis de 25/28 Mhz,

especificada modulao Single Carrier

sem problemas de interferncia

Com taxas globais de 120Mbps esta faixa adequada a aplicaes PMP para clientes de elevado grau de quantidade (dbito) e qualidade de servio (empresas mdias e grandes,).

entre 2 e 11 Ghz (bandas licenciadas e no licenciadas) extensvel a configuraes fora de linha de vista (Near ou Non LOS)

sujeita a problemas de multipath

dado o no licenciamento de uso destas bandas e disperso de equipamentos, torna se muito atreita a problemas de interferncia

Para obviar os problemas especficos desta banda, e que so mais graves nas faixas no licenciadas, foram adicionadas especificao mecanismos de correco como sejam:

Modulao/codificao OFDM/A adaptativa (QPSK, 16 e 64 QAM) com seleco automtica de frequncia (DFS) para evitar interferncias

Tcnicas de diversidade, multipath Smart antenas, mais precisamente antenas que variam de diagrama de radiao consoante as necessidades

Mecanismos de repetio de tramas erradas, ARQ Seleco dinmica de frequncia, DFS

Ajustes automticos de potncia

1.5 Modelo referncia

FUNES:

1. Classificao pacotes2. Atribuio SERVICE FLOW3. Gesto CONECTION1. Estabelecimento CONECTION

2. Gesto LINK, ARQ, etc..

3. Fragmentao & concatenao

4. Atribuio banda ON DEMAND

5. Optimizao sistema acesso

6. Dinmico TDMA e FRAMING7. Segurana e privacidade1. Codificao e modulao2. OFDM MULTIPATH MITIGATION3. Gesto Potncia

4. Gesto link

Fig. 1 Modelo base 802.16-2004 e funes

Este modelo comum para os equipamentos da BS como para os CPEs, evidentemente adaptado s funes especficas de cada um.Detalhe:

A camada MAC est sub dividida em 3 sub camadas, cada uma com suas funes bem definidas na SPEC, mas de uma forma muito geral o que pretende esta camada fazer a interface entre o servio e o cliente passando pela rede de comunicaes propriamente dita.

Assim, a sub camada Convergncia (CS), efectua a transformao ou mapeamento da rede de dados externa, introduz a definio de conexo, de servios e de Service Flow e caracteriza a QoS associada ao SF.Nesta camada so definidos neste momento dois tipos de servios, ATM e pacote (IP, Ethernet, VLAN,) cada um com caractersticas prprias.

A sub camada Comum controla e optimiza as ligaes aos diversos CPEs, via troca de informaes com os utilizadores.A ltima sub camada introduz os algoritmos de proteco e privacidade, nomeadamente a AAA, encriptao, e o protocolo de manipulao de chaves associadas a cada utilizador.

Na camada PHY so introduzidos os esquemas de codificao, modulao e gesto de potncia.Existem duas topologias de rede, PMP ou Mesh (malha), em que a principal diferena que na primeira o trfego s ocorre entre a BS e SS e na segunda o trfego pode ser roteado via outro SS.Topologia PMP: no downlink e para um dado sector e canal de frequncia todas as estaes recebem a mesma transmisso, tipo broadcast. Cada SS (Subscriber Station) verifica os elementos de identificao captados e s processa os que lhe dizem respeito ou que correspondem sua identificao intrnseca.Nesta topologia os SS partilham o uplink numa base on demand e dependendo da classe de servio que lhes atribuda assim so ou no autorizadas a transmitir num determinado instante. O pedido de acessos feito em modo de polling pela BS Topologia MESH: topologia hierarquizada e s existe uma estao master, designada por MeshBS, e corresponde quela que contem a ligao rede core e aos servios da mesma. Todas as outras so designadas por MeshSS ou ns. A grande diferena entre topologias que enquanto na PMP s existe trfego entre as SS e a BS, na Mesh possvel o encaminhamento de trfego entre SSs vizinhas e s depois para a BS. Neste sentido necessrio definir novos conceitos como sejam vizinhos e vizinhana (simples ou estendida).Define-se vizinho um n que se encontre a um salto de distncia do outro n. E um conjunto de vizinhos constitui uma vizinhana. Vizinhana estendida inclui os vizinhos da vizinhana.Nesta topologia toda a transmisso tem de ser rigidamente sincronizada. Atravs de scheduling distribudo, todos os ns devem coordenar a sua transmisso com a vizinhana a dois saltos fazendo o broadcast dos seus schedules (recursos disponveis, requests e concesses ou grants) a todos os vizinhos

No contexto da topologia mesh define-se uplink como sendo o trfego dirigido MeshBS e downlink o contrrio.Resumo:802.16802.16a802.16-2004802.16e

Banda (Ghz)10-66