C ALIDAD DE S ERVICIO

La capa MAC tiene una arquitectura orientada a la conexión que está diseñada para dar soporte a diferentes aplicaciones (voz y servicios multimedia). El sistema ofrece soporte para tasas de bit constantes, variables, flujos de tiempo real y No-tiempo real, además de tráfico Best-Effort. WiMax MAC está

diseñada para dar servicio a múltiples usuarios, con conexiones múltiples por terminal; cada una con sus requerimientos de QoS (Quality of Service).

2.2.10 SEGURIDAD

Soporta encripción robusta a través de AES (Estándar de Encripción Avanzada), autenticación EAP (certificados digitales, smart cards).

2.2.11 SOPORTE DE MOVILIDAD

Ofrece movilidad para servicios que son poco tolerantes al retardo; además de

ofrecer mecanismos de ahorro de energía.

2.2.12 ARQUITECTURA BASADA EN IP

Los servicios E-2-E son ofrecidos en una arquitectura IP. 2.3 CAPA FISICA DE WIMAX

Está basada en OFDM, la cual pertenece a los esquemas de transmisión llamados modulación multiportadora, la cual está basada en la idea de dividir un flujo de datos de alta tasa en varios flujos más pequeños y modular cada flujo en diferentes portadoras (subportadoras o tonos). Eliminan o minimizan la interferencia inter-símbolo haciendo que la duración del símbolo sea lo suficientemente larga como para que el retardo inducido por el canal sea una insignificante porción de la duración del símbolo. Por lo tanto, en sistemas de alta tasa de transmisión en los cuales la duración del símbolo es pequeña (inversamente proporcional a la tasa de transmisión) dividiendo el flujo en varios flujos paralelos se incrementa la duración del símbolo logrando el objetivo deseado.

OFDM es una versión espectralmente eficiente de la modulación multiportadora, donde las subportadoras son seleccionadas de tal forma que son ortogonales una con respecto a otra en el período de duración del símbolo, permitiendo la existencia de canales de subportadora traslapados.

Para eliminar completamente la ISI, se usan los intervalos de guarda entre los símbolos OFMD. Haciendo los intervalos de guarda mayores al retardo multitrayectoria, el ISI puede ser completamente eliminado. Sin embargo, el añadir intervalos de guarda implica utilización de potencia y el decremento de la eficiencia del ancho de banda.

OFDM puede ser usado como un esquema multiacceso, donde diferentes tonos son divididos entre múltiples usuarios.

2.3.1PARÁMETROS OFDM EN WIMAX

802.16-2004 usa una capa física basada en 256 FFT (Fast Fourier Tranform; Transformada Rápida de Fourier). 802.16-2005 usa SOFDM (Sealable OFDM; OFDM Escalable) y los tamaños de la FFT pueden variar desde 128 bits hasta 2048.

WiMax Fijo OFDM-PHY. El tamaño de la FFT es de 256, de las cuales 192 subportadoras son usadas para el transporte de los datos, 8 como subportadoras piloto para propósitos de estimación de canal y sincronización y el resto son subportadoras de guarda. Dado que la FFT es fija, el espaciamiento entre subportadoras varía de acuerdo con el AB del canal. Cuando AB grandes son usados, el espaciamiento entre subportadoras se incrementa y el tiempo de símbolo decrece; esto implica que una mayor fracción necesita ser asignada como tiempo de guarda solucionar el retardo de ensanchamiento.

Parámetros OFDM-PHY

WiMax fijo OFDMA-PHY WiMax Móvil escalable

Tamaño de FFT 256 128 512 1,024 2,048

Numero de datos utilizados por

subportadoras 192 72 360 720 1,440

Numero de subportadoras piloto 8 12 60 120 240 Número de subportadora de

guarda 56 44 92 184 368

Prefijo cíclico o tiempo de guarda

(Tg/Tb) 1/32, 1/16, 1/8, 1/4

Tasa de sobremuestreo (Fs/BW) Depende de la ancho de banda: 7/6 para 256 OFDM, 8/7 para múltiples de 1.75MHz, y 28/25 para múltiples de 1.25MHz, 1.5MHz, 2MHz, o 2.75MHz

Ancho de banda del canal (MHz) 3.5 1.25 5 10 20 Frecuencia de espaciamiento de

subportadora (KHz) 15.625 10.94

Tiempo útil de tiempo (s) 64 91.4

Tiempo de Guarda asumido 12.5%

(s) 8 11.4

Duración de símbolo OFDM (s) 72 102.9 Número de símbolos OFDM en

una trama de 5ms 69 48

Cuadro 2.2 Parámetros característicos de OFDM para WiMax fijo y móvil.

WiMax Móvil OFDM-PHY. El tamaño de la FFT va desde 128 hasta los 2048. Cuando el AB disponible se incrementa, la FFT hace lo mismo de tal forma que el espaciamiento entre subportadoras es siempre 10.94 KHz. Esto hace la duración del símbolo constante. Este espaciamiento fue escogido para balancear el retardo de ensanchamiento y el ensanchamiento doppler para operar en ambientes móviles y fijos. Éste espaciamiento puede soportar valores de hasta 20 microseg y una movilidad de hasta 125 KM/h operando a 3.5GHz. Un espaciamiento de subportadoras de 10.94KHz implica que 128, 256, 512, 1024 y 2048 FFT son usadas cuando el ancho de banda del canal es 1.25 MHz, 5MHz, 10Mhz y 20MHz respectivamente.

2.3.2SUBCANALIZACIÓN OFDMA

Las subportadoras disponibles pueden ser divididas en otras tantas subportadoras conocidas como subcanales. WiMax fijo permite la subcanalización solo en el uplink. El estándar define 1, 2, 4, 8 o todos pueden ser asignados a una estación suscriptora en el uplink, esto permite transmitir usando solo una fracción (hasta 1/16) del ancho disponible para la BS. Una subcanalización de 1/16 provee una mejora de 12dB en el presupuesto del enlace.

Por otro lado WiMax móvil permite la subcanalización en uplink y downlink,

por lo tanto, diferentes subcanales pueden ser asignados a diferentes usuarios como mecanismo de acceso múltiple (OFDMA). Los subcanales pueden estar formados usando ya sea subportadoras contiguas o distribuidas pseudoaleatoriamente dentro del espectro disponible. Wimax define diversos esquemas de subcanalización basados en la distribución de portadoras para el uplink y downlink. Una llamada uso parcial de subcarriers (PUSC) se usa en todas las implementaciones de WiMax móvil. Los perfiles iniciales de

WiMax definen 15 y 17 subcanales para downlink y uplink respectivamente

para operaciones de PUSC de 5MHz de AB. Para 10MHz se definen 30 y 35 subcanales.

El esquema de subcanalización basado en subportadoras contiguas en WiMax es llamado AMC (adaptive modulation and coding). Aunque se pierde la diversidad en frecuencia, AMC permite explotar la diversidad de usuarios, asignando subcanales a los usuarios basado en su respuesta en frecuencia. La diversidad en multiusuarios permite ganancias significativas en la capacidad general del sistema.