WiMAX – El estandar IEEE 802.16

Especificaciones Tecnicas de WiMAX

Informacion Tecnica

El estandar IEEE 802.16 Interfase de Aire es realmente una especificacion avanzada para sistemas instalados de banda ancha inalambrica utilizando arquitectura punto-a-multipunto (PMP).

La version inicial fue desarrollada con el fin de cumplir los requerimientos de una gran gama de escenarios de despliegue para sistemas BWA operando dentro de 10 y 66 GHz. Como resultado, solo un subconjunto de la funcionalidad es necesario para instalaciones tipicas dirigidas a mercados especificos Una revision de la base del estandar IEEE 802.16 enfocando al subconjunto de los 11 GHz fue completado en Julio del 2004. Esta revision incluye las enmiendas del Grupo de Trabajo C, Grupo de Trabajo A y Grupo de Trabajo D.

El proceso por parte de la IEEE va mas alla de tan solo proveer estandares y especificaciones de prueba. Para asegurar la interoperabilidad entre los equipos de diferentes vendedores, los grupos tecnicos de WiMAX han completado el trabajo para los 10 a 66 GHz y han empezado a trabajar en la parte sub 11 GHz del estandar Los grupos de trabajo desarrollan los sets de los perfiles de sistemas, Pro forma de la Declaracion de la Conformidad de la Puesta en practica del Protocolo, Estructura de la Suite de Prueba y Propositos de la Prueba, especificaciones de la Suite de Prueba Abstracta para 10 a 66 GHz y sub 11 GHz, todo de acuerdo a la serie ISO/IEC 9464 (equivalente a la serie ITU-T x.290) conforme a los estandares de prueba.

Descripcion del IEEE 802.16

El Grupo de Trabajo IEEE 802.16 ha desarrollado el estandar de acceso inalambrico de banda ancha punto-a-multipunto para sistemas en los rangos de frecuencia de 10-66 GHz y el sub 11 GHz Dicho estandar cubre el control de acceso al medio (MAC) y las capas fisicas (PHY).

Se tomaron las consideraciones necesarias para las PHY del entorno objetivo. Entre mas altas sean las frecuencias, la linea de vista es obligatoria. Este requisito facilita el efecto del multipath (multidireccional), permitiendo el uso de canales mas anchos, tipicamente mayores que MHz en ancho de banda. Esto le da la habilidad al IEEE 802.16 de proveer enlaces de alta capacidad en el uplink y downlink. Para el sub 11 GHz, se requiere la capacidad de funcionar sin linea de vista.

El MAC del IEEE 802.16

Fue realzado para acomodar diferentes PHYs y servicios. El estandar fue diseñado para acomodar cualquier despliegue de TDD ( Time Division Duplexing ) o FDD ( Frequency Division Duplexing), permitiendo asi terminales full y half-duplex en el caso de FDD.

Fue diseñado especificamente para el entorno de acceso inalambrico PMP. Soporta capa alta o protocolos de transporte como ATM, Ethernet o Protocolo de Internet (IP), y esta diseñado para facilmente acomodar protocolos futuros que aun no hayan sido desarrollados. Esta diseñado para altas velocidades (hasta 268 Mbps en ambas vias) de la verdadera capa fisica de la banda ancha, mientras que provee Calidad de Servicio (QoS) compatible con ATM; UGS, rtPS, nrtPS, y Best Effort

La estructura de las tramas permite a las terminales asignarles perfiles de burst dinamicos para el uplink o downlink dependiendo de las condiciones del enlace. Esto permite la compensacion entre capacidad y robustez en tiempo real, otorgando asi un incremento de casi el doble en la capacidad promedio al compararse con sistemas no-adaptables, mientras mantiene una apropiada disponibilidad del enlace.

MAC 802.16 utiliza un Protocolo de Unidad de Datos (PDU) de longitud variable, asi como otros conceptos, los cuales incrementan grandemente la eficiencia del estandar. Multiples PDUs de MAC pueden ser concatenados dentro de un solo burst para evitar la sobrecarga del PHY.
Adicionalmente, multiples Unidades de Datos de Servicio (SDU) para el mismo servicio pueden ser concatenados dentro de un solo PDU de MAC, evitando la sobrecarga del encabezamiento del MAC.

La fragmentacion permite a los SDUs muy grandes ser enviados a traves de los limites de las tramas para garantizar la QoS de otros servicios. Y la supresion de la carga del encabezamiento puede utilizarse para reducir la sobrecarga causada por las porciones redundantes de los encabezamientos del SDU.

El MAC utliza un esquema de auto-correccion de solicitud/concesion del ancho de banda, el cual elimina la sobrecarga y el retraso de los reconocimientos (acknowledgements), mientras que simultaneamente permite un mejor manejo del QoS que los esquemas de reconocimiento tradicionales.

Las terminales cuentan con una variedad de opciones disponibles para solicitar ancho de banda, dependiendo del QoS y los parametros de trafico de sus servicios. Pueden ser votados individualmente o por grupos. Incluso pueden robar ancho de banda ya asignado y realizar la solicitud para obtener mas. asi mismo pueden enviar señales para ser votados, y pueden piggyback solicitudes de ancho de banda.

*piggyback, termino que se refiere a navegar por internet de gratis, utilizando la conexion inalambrica de algun vecino.

EL Reto de Interoperabilidad

Gama de opciones

Partiendo de la Descripcion anterior, esta claro que la especificacion de la Interfaz de Aire IEEE 802.16 es muy capaz y al mismo tiempo compleja. Existen los permisos para cierto numero de capas fisicas para diferentes bandas de frecuencia y reglamentos y regulaciones que van de region a region Existen caracteristicas las cuales permiten un sistema IP centralizado o un sistema ATM centralizado dependiendo de las necesidades del cliente.

La especificacion esta diseñada para cubrir la aplicacion hacia diversos mercados desde negocios con anchos de banda muy elevados hasta PYMES y usuarios residenciales.

Debido a la cantidad de opciones disponibles, un implementador hace frente a decisiones muy dificiles Para tratar este asunto, WiMAX emprendio el desarrollo de los Perfiles de Sistema.
El proposito de estos perfiles, es especificar cuales caracteristicas son obligatorias u opcionales para los varios escenarios MAC o PHY que son los mas probables de presentarse en el desarrollo de sistemas reales.

Esto le permite a los vendedores crear sistemas para diferentes mercados, los cuales son interoperables entre si, y al mismo tiempo no requieren la implementacion de todas las funciones o caracteristicas de la tecnologia.

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