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WiMAX

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WiMAXWiMAXMiragem ou Realidade?Miragem ou Realidade?

Jorge RodriguesPT Comunicações

Universidade da Beira Interior, 4 de Outubro de 2005

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Enquadramento

A tecnologia 802.16 / WiMAX afecta domínios tecnológicos cruciais para os operadores: – Redes de acesso;– Redes wireless ; – Redes metropolitanas;– Redes móveis.

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Cenários de aplicação

Clientes residencial / SOHO: “Wireless

DSL”

PMEs: Serviços IP

Médias/grandes empresas: Circuitos

Agregação de hotspots WiFi

PSTN

IP/Internet

Redes móveis 2G/3G

“Hot Zone” WiMax

802.11 802.11

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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.

IEEE 802.15 Bluetooth

WAN

MAN

LAN

PAN ETSI HiperPAN

IEEE 802.11 WirelessLAN

ETSI HiperLAN

IEEE 802.16 WirelessMAN

ETSI HiperMAN & HIPERACCESS

IEEE 802.20(proposed)

3GPP, EDGE (GSM)

IEEE 802.15 Bluetooth

WAN

MAN

LAN

PAN ETSI HiperPAN

IEEE 802.11 WirelessLAN

ETSI HiperLAN

IEEE 802.16 WirelessMAN

ETSI HiperMAN & HIPERACCESS

IEEE 802.20(proposed)

3GPP, EDGE (GSM)

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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)

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Norma(s) 802.16  802.16 802.16 - 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 Escalável1.5 a 20 MHz

Escalável1.5 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)

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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

PHY1 PHY2 PHYn

Sub-camada MAC

IPv4 IPv6 802.3 802.1q ATM

Sub-camada de convergência

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WiMAX / 802.16: inovações

• 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.

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WiMAX / 802.16: inovações

• 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 não-adaptativo.

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WiMAX: Acesso fixo Dimensão das células

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Posicionamento do WiMAX

WiMAX

WLAN

xDSL, HFC

3G2G, 2.5G

Mobilidade

Débito

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Perspectiva de médio/longo prazo

2005 2007 2009

Portátil/Nómada“Hot Zones”

MóvelD

imen

são d

o m

erc

ad

o

Fixo“Wireless DSL”

802.16e

Primeiras certificações

WiMAX

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Cenários de Aplicação do WiMAX

Portabilidade e mobilidade• 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 WiMAX-capacitados (laptops, PDAs,...) a preços competitivos.

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WiMAX vs. xDSL, WiFi

xDSL WiFi WiMAX

Cobertura 5 – 7 km < 100 m 7-15 km (LOS) 1-5 km (NLOS)

Débitos ADSL dnstrm: 8 Mbit/sADSL 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 (com 802.16e)

Escalabilidade

De acordo com capacidade do DSLAM. Possíveis limitações impostas por crosstalk

Dezenas de utilizadores por AP

Centenas de estações clientes por estação base

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WiMAX

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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.

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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.

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WMAN Nomadic Coverage --> handoff from HOT SPOTS

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= wide area coverage outside of Hot Spots

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WiMAX vs. WiFi, UMTS

Dados em banda larga Cobertura de área metro

(hotzones) Robustez Controlo de potência

poderoso “Nomadicidade”

Voz, dados e multimédia

Cobertura nacional Mobilidade total

WiFi

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WiMAX

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Eficiência espectral

Custos globais

Custo CPE

Mobilidade

Segurança

Alcance

Numero deutilizadores / célula

simultâneos

Largura espectral

UMTS/HSDPA

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Baixo custo de CPE Cobertura limitada (hotspots) Segurança inferior Débito não garantido (canal

patilhado)

Eficiência espectral

Eficiência espectral

Largura espectralLargura espectral

Custos globais

Custos globais

Custo CPE Custo CPE

Mobilidade

MobilidadeSegurança

Segurança

AlcanceAlcance

Numero deutilizadores / célula

simultâneosNumero de

utilizadores / célulasimultâneos

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“Always Best Connected”

WiFi

WiMAXWiMAXWiMAX

RuralUrbano

GSM/UMTS

WiFi

Suburbano

WiFi

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Espectro de frequências e questões

regulamentares

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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.

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Questões?