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
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