4 Redes WiMax Existe cierta confusión entre la tecnología WiMAX y las tecnologías Wireless Local Area Network (WLAN) estandarizadas por el grupo IEEE 802.11. Estas dos tecnologías, en un principio, se han pensado como complementarias, aunque la realidad es que WiMAX está empezando a asumir funcionalidades propias de WLAN y podría finalmente sustituirla. Con el fin de obtener compatibilidad e interoperabilidad de los productos de IEEE 802.16, en el año 2001 se crea el WiMAX Forum, definiendo un pequeño número de perfiles de sistemas y perfiles de certificación (Nuaymi, 2007). Un perfil de sistema define el subconjunto de características obligatorias y opcionales para los niveles físicos y de enlace que el WiMAX Forum ha seleccionado para los estándares IEEE 802.16d-2004 y el IEEE 802.16e-2005. Actualmente el WiMAX fórum ha definido dos perfiles de sistema: uno basado en el estándar 802.16d-2004 llamado perfil de sistema fijo que utiliza OFDM en la capa física y otro basado en el estándar 802.16e-2005 llamado perfil de sistema móvil que utiliza un tipo de acceso OFDMA escalable (SOFDMA). En la actualidad en España existen despliegues comerciales en el estándar 802.16e, en concreto en la zona de Galicia y Asturias. En el sur de España, la empresa de telecomunicaciones y operadora Solis Multimedia S.L.U bajo la marca comercial WI-NET ofrece servicios de voz y datos de hasta 20 Mbps. Nostracom Telecomunicaciones, operador andaluz de telecomunicaciones, presta servicios de voz y datos hasta 10Mbps en las zonas rurales donde no existen alternativas o servicios muy limitados, sobre todo en las provincias de Granada, Málaga, Almería y Jaén, pero también en Sevilla y Córdoba. En Granada, Málaga, Jaén y Córdoba, CableSur ofrece servicios de telefonía y banda ancha simétrica o asimétrica con tecnología WiMAX. En Valencia, Esystel ofrece en la actualidad servicio en tres poblaciones de la Ribera Alta. En Mallorca, WifiBaleares, operador de comunicaciones, ofrece conexiones de banda ancha de calidad en zona rural y urbana, así como llamadas a través de tecnología VoIP. 43 4.1 Funcionamiento básico En términos prácticos, WiMAX podría operar de una forma similar a Wi-Fi pero a velocidades más altas, a más distancia y con un número mayor de usuarios. Podría cubrir las áreas rurales que en la actualidad no tienen acceso a Internet de banda ancha. Una estación WiMAX se conecta a una red de comunicaciones pública, usando fibra óptica, enlaces de microondas, o cualquier tipo de conexión de alta velocidad punto a punto (P-P), a lo que se le llama Backhaul o redes de retorno. Solo en pocos casos, como el de las redes malladas, se usan conexiones punto a multipunto como Backhaul. Figura 23. Funcionamiento de WiMAX (sx-de-tx.wikispaces.com) 4.1.1 Enlaces y zonas de Fresnel Existen tres tipos de enlace en función de la visibilidad line of sight (LOS) cuando hay línea de vista directa entre el transmisor y el receptor y la zona de Fresnel está despejada, Near line of sight (nLOS) si hay visibilidad directa pero la zona de Fresnel está parcialmente obstruida y Non line of sight (NLOS) cuando no hay visibilidad directa y por consiguiente la zona de Fresnel está totalmente obstruida. Las zonas de Fresnel son elipsoides concéntricos formados por la revolución de la Figura 24, alrededor del eje TxRx. Sus focos son los puntos Tx 44 y Rx. Las secciones de los elipsoides normales al trayecto de propagación TxRx son círculos concéntricos. El análisis de la influencia de los obstáculos se realiza mediante los elipsoides de Fresnel, considerando que la propagación se efectúa en condiciones de visibilidad directa si no existe ningún obstáculo dentro del primer elipsoide. Debido al carácter oscilatorio del campo, es necesario que el trayecto pase muy por encima de los obstáculos. Basta trabajar en el entorno de la primera zona de Fresnel, por lo que utilizaremos como parámetros de referencia el ܴଵ , radio de la primera zona de Fresnel, haciendo ݊ ൌ ͳ en la ecuación: ݊݀ଵ ݀ଶ ܴ ൌ ͷͶͺඨ ݂݀ Dónde: ܴ : Radio de la n-sima zona de Fresnel. ݂: Frecuencia en (MHz). ݀ଵ : Distancia del transmisor Tx al obstáculo (Km). ݀ଶ : Distancia desde el obstáculo al receptor Rx (Km). ݀: Distancia del transmisor Tx al receptor RX (Km). Figura 24. Zona de Fresnel 45 Es decir para conseguir comunicarnos a una distancia ݀ con una señal portadora de frecuencia ݂ debemos conseguir que la altura ( ݎFigura 24) de la primera zona de Fresnel, o que al menos el 80% de ݎ, esté libre de obstáculos. Una explicación breve y sencilla del papel que desempeñan las zonas o elipsoides de Fresnel en la propagación de la radiación consiste en imaginar una tubería virtual por donde viaja la mayor parte de la energía entre el transmisor y el receptor. Con el objetivo de evitar pérdidas no debería haber obstáculos dentro de esta zona ya que un obstáculo perturbaría el flujo de energía, por ejemplo, si la mitad de la zona de Fresnel está enmascarada por un obstáculo, la antena se encuentra en el límite de visión directa, y se producirán unas pérdidas de potencia en la señal de 6 db. Figura 25. Línea de vista y zona de Fresnel 4.2 Estándares WiMAX WiMAX es una tecnología basada en estándares que permite al abonado la conectividad de banda ancha inalámbrica en uso fijo, nómada, portátil y móvil sin necesidad de visión directa de la estación base. En la tabla 1 veremos un resumen de las características de los estándares más relevantes: Estándar Descripción 802.16 WiMAX, rango de frecuencia 10 GHz a 66HGz. 802.16ª WiMAX para estaciones de usuarios fijas, frecuencias menores a 11 GHz. 802.16b Frecuencias exentas de licencia, rango de frecuencia de 5-6 GHz. 802.16c Detalles del sistema para la banda de 10-66GHz. 802.16d Estándar. 46 802.16-2004 Reemplaza a los estándares 802.16/.16a/16d (incluye OFDMA). 802.16e WiMAX para estaciones de usuarios en movimiento (velocidad limitada a 120 Km/h). 802.16f Gestión MIB (Base de Información de gestión). 802.16g Gestión de niveles. 802.16-1 Interfaz aérea, rango de frecuencia 10-66 GHz. 802.16.2 Coexistencia de sistemas de acceso inalámbricos de banda ancha. 802.16.2-2004 Reemplaza a la 802.16.2. 802.16.2ª Recomendaciones coexistencia de para los sistemas la de acceso fijo inalámbrico de banda ancha. 802.16.3 Interfaz aérea para sistemas de acceso fijo inalámbricos de banda ancha operando por debajo de los 11 GHz. Tabla 1. Descripción estándares WiMAX Una vez nombrados los distintos estándares de WiMAX, pasaremos a explicar los más importantes: ¾ IEEE 802.16: estándar publicado en abril de 2002 que se refería a enlaces fijos de radio con línea de visión directa entre el transmisor y el receptor utilizando frecuencias dentro de la banda de 10 a 66GHz para proporcionar velocidades de transmisión de hasta 134Mbps y sin movilidad. ¾ IEEE 802.16a: estándar que se publicó un año más tarde, en marzo del 2003. Esta modificación también estaba pensada para enlaces fijos, cubriendo una distancia de operatividad de 40 a 70 kilómetros y operando en la banda de 2 a 11GHz, parte de la cual es de uso común y no requiere licencia para su 47 operación. Es válido para topologías punto a punto, punto a multipunto y opcionalmente para redes en malla; no requiere línea de visión directa y permite transmitir con velocidades teóricas de hasta 75Mbps. ¾ IEEE 802.16c: es una ampliación del estándar 802.16 para definir las características y las especificaciones en la banda de 10-66 GHZ. Publicado en Enero del 2003. ¾ IEEE 802.16-2004: todos los estándares anteriormente mencionados confluyen en el definitivo para WiMAX Fijo el 802.16d o también denominado 802.16d-2004, del que los principales fabricantes tienen ya productos certificados por el WiMAX Forum. Este estándar final soporta numerosos elementos obligatorios y opcionales. Teóricamente podría transmitir hasta para un rango de datos de 70Mbps en condiciones ideales, aunque el rendimiento real podría ser superior a 40Mbps. ¾ IEEE 802.16e: este estándar fue ratificado en Diciembre de 2005. Pero como bien indicaba el grupo de trabajo, que el estándar haya sido aprobado por el IEEE es una cosa y que el mercado disponga de productos certificados es otra muy diferente, de manera que los primeros equipos certificados no han aparecido hasta Abril de 2008. 802.16e añade a 802.16d soporte para movilidad basado en tecnología OFDMA, permitiendo división en múltiples subcanales para combatir la interferencia multicamino y según necesidades de ancho de banda y distancia. ¾ WIBRO: los japoneses suelen estar al frente en telefonía móvil y los coreanos en acceso a Internet de banda ancha. WiBRO es un estándar basado en una versión de OFDMA en la banda de 2.3 GHz que ya dispone de productos comerciales. Espectro 802.16 802.16-2004 802.16e 10-66 GHz 2-11 GHz 2-11 GHz fijo 2-6 GHZ móvil Funcionamiento Fijo, sólo línea de con Fijo, sin línea de Fijo y móvil sin vista vista NLOS QPSK, 64QAM 48 de vista NLOS LOS Modulación línea 16QAM, QPSK, 64QAM 16QAM, QPSK, 64QAM 16QAM, Tasa de 32 Mbps - 134,4 1 Mbps - 75 Mbps 1 Mbps - 75 Mbps transmisión Mbps bruta Ancho de banda 20 MHz, 25MHz, 1.75 de canales 28MHz MHz, 3.5 1.75 MHz, 3.5 MHz, 7 MHz, 14 MHz, 7 MHz, 14 MHz, 1.25 MHz, 5 MHz, 1.25 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 10 MHz, 15 Radio de celdas 2 – 5 Km aprox. MHz, 8.75 MHz MHz, 8.75 MHz 2 -10 Km aprox. 2 – 5 Km aprox. típicos Tabla 2. Datos básicos de los estándares WiMAX. (Morillas, 2010) Se observa que estos estándares ofrecen una amplia variedad de opciones de diseño. Los diferentes estándares están desarrollados para diferentes tipos de aplicaciones y despliegue de escenarios, facilitando el diseño de diferentes tipos de sistemas. De hecho, se podría decir que IEEE 802.16 es una colección de estándares, no un simple estándar de interoperabilidad (Jeffrey, et al., 2007). 4.3 Uso del espectro Las redes WiMAX, al contrario que WLAN, deberán por lo general operar en bandas de frecuencia de uso licenciado, presentando políticas de QoS (Calidad de Servicio) y permitiendo mayor protección y calidad en las comunicaciones. El espectro accesible para WiMAX depende del área geográfica en la que se encuentre la red. Esto es así debido a las políticas heterogéneas nacionales, que han saturado en diferente manera las bandas de operación de WiMAX. Para España, todas las competencias en materia de uso del dominio público radioeléctrico las tiene la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones y para la Sociedad de la Información (SETSI). 49 Figura 26. Distribución mundial de bandas de frecuencias Los beneficios de las soluciones basadas en WiMAX, tanto en espectro con licencia como de uso libre, en comparación con las soluciones cableadas, son la eficiencia en costes, escalabilidad y flexibilidad. En los siguientes apartados nos centraremos en ver cuáles son las diferencias, dentro de WiMAX, entre la utilización de espectro libre o bandas licenciadas. En general, veremos que en las bandas de licencia se obtiene una mayor calidad de servicio con un mayor coste de entrada (por la compra del espectro), mientras que las bandas libres de licencia presentan una menor calidad, pero tiene un menor coste y una mayor interoperabilidad. 4.3.1 Bandas con licencias Para emplear una solución con licencia es preciso que el operador adquiera espectro, que es un proceso muy variable en función del país en el que se quiera operar, teniendo que pasar por subastas, elevados precios y retardos considerables. Por contra, esta barrera de entrada, acompañada del uso exclusivo de una banda, permite conseguir una gran calidad y una interferencia muy baja. Las frecuencias bajas asociadas a bandas licenciadas (2,5 GHz y 3,5 GHz) permiten conseguir una mejor característica NLoS. Según se incremente el despliegue de los operadores aparecerán las primeras interferencias dentro de las propias redes, que se deberán reducir con un diseño apropiado de la red. 50 4.3.2 Bandas de uso libre Los proveedores de servicio en mercados emergentes, como países en desarrollo o países maduros con áreas subdesarrolladas, pueden reducir el tiempo necesario para llevar al mercado el servicio y los costes iniciales si optan por usar soluciones basadas en licencias abiertas. Además, también es posible usar estas soluciones en el caso de operadores con licencia, como backup de su red habitual. Las soluciones en bandas de libre uso están limitadas en términos de la potencia de salida transmitida, a pesar de que no sea precisa licencia. Esta potencia es el único condicionante para los proveedores, que pueden usar el espectro tanto como deseen. Otra limitación es la calidad de servicio, que vendrá dada también por el número de señales interferentes de otros operadores. No obstante lo anterior, el mercado del equipamiento WiMAX en banda sin licencia ha tenido cierta relevancia en algunos países, entre ellos España, donde se han realizado numerosos proyectos, especialmente para despliegues municipales y pequeños operadores. 4.4 Características principales de WiMAX WiMAX es una tecnología de banda ancha inalámbrica que ofrece una gran cantidad de características con bastante flexibilidad en términos de opciones de despliegue y de servicio. Algunos de las características más importantes se enumeran a continuación: 4.4.1 Capa física basada en OFDM La modulación OFDM (Orthogonal Frecuency-Division Multiplexing) presenta muchos beneficios que no presentan otras modulaciones previas a ésta y permite que las redes inalámbricas transmitan eficientemente en pequeños anchos de banda. Esta modulación se caracteriza por dividir la señal de banda ancha en un número de señales de banda reducida. Este esquema consigue un buen comportamiento ante interferencias multicamino (multipath) y permite operar en condiciones carentes de visión directa (NLOS). 51 4.4.2 Máximo de tasas de transferencia de datos WiMAX es capaz de soportar elevados picos de tasa de datos. De hecho, las velocidades que puede alcanzar la capa física (PHY) llegan a ser de 74Mbps cuando opera con un espectro de frecuencia de 20MHz de ancho. Estas velocidades de pico de datos son alcanzadas cuando se usa una codificación 64QAM con un índice de corrección de error de 5/6. Bajo condiciones buenas para la señal se podrían alcanzar velocidades mayores, así como usando múltiples antenas y multiplexación espacial. 4.4.3 Anchos de banda escalables WiMAX tiene una arquitectura de capa física escalable que permite adecuar la transferencia de datos a los diferentes anchos de banda de canal disponibles. Esta escalabilidad está disponible en el modo OFDMA de WiMAX móvil, donde el tamaño de la FFT (transformada rápida de Fourier) puede ser escalada en función del tamaño del ancho de banda de canal disponible. 4.4.4 Modulación y codificación adaptativa (AMC) WiMAX soporta un número de esquemas de modulación y de mecanismos de corrección de errores (FEC) y permite cambiar el esquema por usuario y por estructura básica, en función de las condiciones del canal (SNR (Signal-to-Noise-Ratio)). AMC es un mecanismo efectivo para maximizar el caudal en un canal variable en el tiempo. 4.4.5 Retransmisiones en el nivel de enlace WiMAX soporta petición automática de retransmisión (Automatic Repeat reQuest(ARQ)) en el nivel de enlace para conexiones que requieran una fiabilidad elevada. 4.4.6 Soporte de duplexiones TDD y FDD Tanto el estándar IEEE 802.16d-2004 como el IEEE 802.16e-2005 soportan duplexión por división en el tiempo (TDD) y duplexión por división en frecuencia (FDD), además también está definida la half duplex-FDD diseñada para sistemas de implementación más barata. 52 4.4.7 Uso de OFDMA El estándar 802.16e (WiMAX móvil) usa OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), que de forma similar a OFDM divide la señal en múltiples sub-portadoras. OFDMA, sin embargo, va un paso más allá agrupando sub-portadoras en sub canales. Una sola estación de abonado podría usar todos los sub-canales dentro del periodo de la transmisión, o los múltiples clientes podrían transmitir simultáneamente usando cada uno una porción del número total de sub-canales. 4.4.8 Técnicas avanzadas de antenas WiMAX permite el uso de técnicas basadas en múltiples antenas como beamforming, codificación espacio-tiempo, y multiplexación. Estos esquemas pueden ser usados para mejorar la capacidad total del sistema y su eficiencia espectral mediante el uso de múltiples antenas en el transmisor y/o receptor. 4.4.9 Calidad del servicio (QOs) La capa MAC de WiMAX está orientada a una conexión diseñada para admitir una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo servicios multimedia y de voz. El sistema soporta tasas de bit constantes y tasas de bit variables, soporta flujos de tráfico en tiempo real así como los que no lo son. WiMAX está diseñado para soportar un gran número de usuarios, con múltiples conexiones por terminal, cada uno con sus propios requisitos de calidad de servicio. 4.4.10 Alto nivel de seguridad WiMAX soporta una fuerte encriptación, usando Advanced Encryption Standard (AES) y además tiene un protocolo de gestión de claves. El sistema también ofrece una arquitectura de autenticación bastante flexible basada en el protocolo Extensible Authentication Protocol (EAP) que permite una amplia variedad de identificaciones de usuario tales como nombres de usuario con contraseña, certificados digitales o tarjetas inteligentes (smart cards). 4.4.11 Soporte para movilidad La variante de WiMAX móvil tiene un mecanismo para soportar traspasos (handover) seguros y ahorro de energía para alargar la duración de las baterías de los dispositivos portátiles. También se añaden mejoras en el 53 nivel físico como una estimación más frecuente del canal, sub-canalización del enlace de subida y control de energía. 4.4.12 Arquitectura basada en IP Todos los servicios usuario a usuario están desarrollados sobre protocolos basados en IP logrando diferentes opciones de QoS, gestión de sesiones, seguridad y movilidad. Este planteamiento permite a WiMAX facilitar el procesado IP de los datos y la convergencia con otro tipo de redes. El WiMAX Forum ha definido una arquitectura de red de referencia basada en el “all- IP”. 4.5 Arquitecturas El NWG (Network Working Group); encargado de crear las especificaciones de las redes, ha desarrollado un modelo de red de referencia que se debe cumplir al desplegar sistemas WiMAX para asegurar la interoperabilidad entre equipamientos y operadores diferentes. El modelo de referencia de red prevé una arquitectura de red unificada para dar soporte a despliegues de red fija, nómada y móvil, basándose todas ellas en servicios IP. La siguiente ilustración muestra una imagen simplificada de una arquitectura de red WiMAX típica. Figura 27. Arquitectura de Red característica de un sistema WiMAX basada en IP (vidateleco.wordpress.com) La arquitectura global de la red se divide en tres partes, (1) las estaciones de abonados sean fijas o móviles (MS ó SS), (2) la red de acceso al servicio 54 (Access Service Network (ASN)), la cual consta de varias estaciones base y una o más pasarelas ASN (ASN Gateways) formando la parte de acceso radio de la red y (3) la red de conectividad al servicio (Conectivity Service Network (CSN)), que se encarga de proporcionar conectividad IP. El modelo de referencia de redes WiMAX define varios puntos de referencia entre las distintas entidades que componen la arquitectura de esta red. Esos puntos de referencia logran puntos de interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes. Hay seis puntos de referencias obligatorios (del R1 al R6) y dos opcionales (R7 y R8). Figura 28. Puntos de referencia entre entidades funcionales de un modelo WiMAX R1. Definido entre la estación de usuario y la ASN. Incluye protocolos en el plano de gestión además de definir el interfaz aire. R2. Definido entre la estación de usuario y la CSN. Proporciona autentificación, autorización de servicio, configuración IP y gestión de la movilidad. R3. Definido entre la ASN y la CSN. Soporta la gestión de la movilidad. R4. Definido entre una ASN y otra ASN. Soporta la movilidad entre diferentes ASNs. 55 R5. Definido entre una CSN y otra CSN. Soporta el roaming entre diferentes NSPs. R6. Definido entre una estación base y una ASN-GW. Gestiona túneles IP para eventos de movilidad. R7. Interfaz lógica opcional entre la función de decisión y la función de aplicación en la ASN-GW. R8. Interfaz opcional definida entre una estación base y otra. Facilita la existencia de handovers rápidos y sin fallos. 4.5.1 Red de acceso al servicio (ASN) Esta red, dentro de la red global, comprende las entidades estación base (BS) y la interfaz ASN Gateway (ASN-GW). La arquitectura de red WiMAX permite a su vez la composición y/o descomposición de las entidades funcionales en entidades físicas. También será posible combinar en una única entidad física la estación base y la pasarela ASN. 4.5.2 Estación base (BS) Implementa la capa física y MAC tal como se define en el estándar IEEE 802.16. En una red de acceso WiMAX, una BS está definida por un sector y una frecuencia asignada. En el caso de la asignación multi-frecuencia de un sector, este incluye tantas BS como frecuencias asignadas haya. La BS es responsable de proporcionar el interfaz aire con la red a las estaciones de usuario. Otras funciones adicionales de la estación base serán aquellas relacionadas con la gestión de la movilidad de los usuarios, como por ejemplo la realización de los handovers, la gestión de los recursos radio, la aplicación de la política de QoS, la gestión de los diferentes flujos de tráfico y la gestión de claves y sesiones. 4.5.3 Pasarela de red de acceso al servicio (ASN-Gateway) La ASN-GW actúa típicamente como un punto de agregación de tráfico de capa MAC dentro del ASN. Otras funciones adicionales que llevará a cabo la pasarela será la gestión de la localización de usuarios, el control de admisión al ASN y la gestión de recursos radio, almacenamiento de la información de los suscriptores y sus claves de encriptado, la funcionalidad del cliente 56 Authentication Authorization and Accounting (AAA), el establecimiento y gestión de la movilidad en colaboración con las estaciones base, la aplicación de la política de QoS considerada, funcionalidad de agente externo para IP móvil y el enrutado para la CSN seleccionada. 4.5.4 Red de conectividad al servicio (CSN) ó Switching Center (SC) El CSN está formado por un conjunto de funciones y equipos que permiten la conectividad IP a los suscriptores WiMAX. Incluye funciones como autorización de conexión de usuario en la capa de acceso 3, administración de la QoS, soporte de movilidad basado en Mobile IP, facturación de los suscriptores WiMAX, servicios WiMAX (acceso a Internet, servicios de localización, conexión de servicios Peer-To-Peer, aprovisionamiento, autorización y/o conexión a gestores de bases de datos o IMS). 4.6 Topologías La topología de las redes basadas en 802.16 depende de varios factores, entre ellos la asignación del espectro, la capacidad necesaria, servicios prestados y por supuesto los problemas relacionados con la implementación física. Las dos topologías principalmente usadas, son de estrella y mallada y se muestran en la Figura 29. En el primer caso para la topología estrella se observa una potencial configuración backhaul para sistemas inalámbricos móviles usando tecnología 2,5G o 3G. Figura 29. Topologías estrellas y mallada 57 Mientras que la topología mallada, está asociada con más frecuencia a los sistemas inalámbricos móviles como 802.16e. Ambas configuraciones tienen ventajas y desventajas. La configuración estrella tiene mayor capacidad Mbps/km2. Sin embargo la configuración mallada permite un despliegue más rápido, actuando sin línea de vista NLOS, colocando las antenas principales en las zonas en las que se concentra el tráfico (Smith & Meyer, 2004). 4.7 Capas del modelo de red WiMAX El grupo IEEE 802.16 ha definido un estándar centrado en las capas físicas y de enlace del modelo Open Systems Interconnection (OSI), para un sistema de comunicaciones inalámbricas de banda ancha fija de alcance metropolitano. Figura 30. Torre de protocolos 802.11 y capa PHY y MAC 802.16 4.7.1 Capa física (PHY) Esta capa física, llamada PHY, está basada en los estándares 802.162004 y 802.16e-2005 y para su diseño se basaron en las especificaciones de Wi-Fi, especialmente en la norma del IEEE 802.11a. A pesar de que muchos aspectos de estas dos tecnologías son diferentes, algunos de sus pilares básicos son muy similares. Como Wi-Fi, WiMAX está basado en los principios de la multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM), la cual es una técnica de modulación/acceso conveniente para condiciones de ausencia de visión directa 58 NLOS con altas tasas de datos. En WiMAX, sin embargo, los parámetros dentro de la capa física son muy diferentes a los de Wi-Fi, ya que ambas tecnologías van a trabajar en entornos muy diferentes. 4.7.1.1 OFDM Wimax es la tecnología más puntera en soluciones inalámbricas y frente a un escenario electromagnético que cambia, se basa en OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) con un esquema de modulación adaptativa: 8 niveles de modulación (BPSK, QPSK, 16QAM y 64 QAM). El throughput se optimiza en función de la robustez del enlace. OFDM es el esquema de transmisión elegido para conseguir transferencia de datos de alta velocidad, video y comunicaciones multimedia. Enfocando OFDM a WiMAX fijo, 802.16-2004 utiliza OFDM con 256 subportadoras fijas, entre las que se usan 192 sub-portadoras de datos, 8 subportadoras piloto por temas de sincronización y estimación de canal y 56 subportadoras de banda de guarda. Figura 31. OFDM. Modulación adaptativa En la Figura 31. OFDM. Modulación adaptativa, se observa el esquema OFDM, donde: BPSK (Binario Phase Shift Keying): corresponde a la modulación de desplazamiento de fase de 2 símbolos. También se la conoce como 2-PSK o PRK (Phase Reversal Keying). Es el método más sencillo de todos, puesto que 59 solo emplea 2 símbolos, con 1 bit de información cada uno. Es también la que presenta mayor inmunidad al ruido, puesto que la diferencia entre símbolos es máxima (180º). Dichos símbolos suelen tener un valor de salto de fase de 0º para el 1 y 180º para el 0. En cambio, su velocidad de transmisión es la más baja de las modulaciones de fase. QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying): se refiere a PSK con 4 estados o cuatro fases en el que el transportista se envía en QPSK: 45, 135, 225, y 315 grados. QAM (Quadrature amplitude modulation): puesto que en las telecomunicaciones digitales los datos son binarios, el número de puntos del diagrama es normalmente una potencia de 2. Ya que el número de cuantizaciones en QAM es generalmente un número cuadrado, las formas más comunes son de 16-QAM, 64-QAM y 256 QAM. Al cambiar a una constelación de orden superior, es posible transmitir más bits por símbolo. Sin embargo, si la "energía promedio" de la constelación sigue siendo la misma, los puntos deben estar más cercanos y son por lo tanto más susceptibles al ruido y la distorsión, lo que resulta en una tasa de bits de error más alta y así la QAM de orden superior puede ofrecer datos menos confiables que la QAM de orden inferior. 4.7.2 Capa MAC El punto focal de la capa MAC consiste en administrar los recursos de enlaces aéreos de una manera eficiente. Sus características son las siguientes: • Proporciona accesos para redes punto a multipunto. • Soporta redes de áreas metropolitanas. • Posee una conexión orientada. • Apoya a los usuarios en entornos difíciles: ¾ Alto ancho de banda, cientos de usuarios por canal ¾ Trafico continuo y descargas ¾ Eficiente uso del espectro • Ofrece flexibilidad QoS. 60 4.8 Aplicaciones La utilización de sistemas de comunicaciones inalámbricas WiMAX proporciona grandes posibilidades para entornos en situaciones muy diversas, entre las que podemos mencionar las siguientes: • Tecnología de última milla para provisión de banda ancha • Conectividad en zonas rurales o con alta dispersión geográfica • Interconexión de infraestructuras de telecomunicaciones • Despliegue de instalaciones distribuidas de seguridad o industriales • Puesto de trabajo móvil en entorno laboral • Internet Móvil • Servicios de Movilidad • Soporte para entrenamientos militares • Proporciona sistemas de seguridad fronterizas • Conectividad para catástrofes y situaciones provisionales • Conectividad dentro del campus universitario • Sistemas de seguridad bancarios 61