Introducción a la red inalámbrica de área metropolitana

Cuando el impulso de desarrollo de la LAN inalámbrica se volvió cada vez más feroz, apareció la tecnología de red de área metropolitana inalámbrica (MAN). Al igual que el estándar 802.11 para WLAN, IEEE también lanzó el estándar 802.16 para WLAN y la industria también ha establecido un foro WiMAX similar a WiFi Alliance. ¿Por qué apareció la tecnología de red inalámbrica de área metropolitana inmediatamente después de la WLAN? ¿Qué tipo de estándar es 802.16? ¿Cuál es la misión de WiMAX? Éstos son el foco de este artículo. El primer estándar IEEE 802.16 se aprobó en 2001 y 2012. Es un estándar de red de área metropolitana inalámbrica para entornos de línea de visión (LOS) de alta frecuencia de 10 a 66 GHz. Pero el estándar 802.16 incluye principalmente tres estándares: 802.16a, 802.16RevD y 802.16e. 802.16a está diseñado para sistemas de acceso fijo de banda ancha NLOS que operan en la banda de frecuencia de 2 ~ 11 GHz y fue aprobado por el IEEE en junio de 2003. 802.16RevD es una mejora de 802.16a. Su objetivo principal es brindar soporte a los equipos interiores de las instalaciones del cliente (CPE) y se espera que sea aprobado en el tercer trimestre de 2004. 802.16e es una extensión adicional de IEEE 802.16 a/d, cuyo objetivo es aumentar la movilidad de datos en los estándares existentes.

Con un estándar global de este tipo, las empresas de comunicaciones y los proveedores de servicios pueden construir nuevas redes inalámbricas de área metropolitana para brindar servicios a empresas y hogares que aún carecen de servicios de banda ancha.

Los equipos que cumplen con el estándar 802.16 pueden reemplazar al Cable Modem, DSL y T1/E1 en el campo de acceso de banda ancha de "última milla", y también pueden proporcionar backhaul para puntos de acceso 802.11. El nuevo estándar especifica protocolos para admitir aplicaciones de baja latencia, como voz y video, permitiendo conexiones de banda ancha sin línea de visión entre terminales de usuario y estaciones base (BTS). Las estaciones base pueden admitir cientos de usuarios y proporcionar un rendimiento de nivel de operador en términos de confiabilidad y QoS. En resumen, considera plenamente la necesidad de diseñar un sistema de comunicación inalámbrica de "última milla" escalable, de larga distancia y de gran capacidad para empresas de comunicaciones y proveedores de servicios de todo el mundo. El sistema puede admitir un conjunto completo de servicios y habilitar el servicio. proveedores de servicios a la vez que mejora el rendimiento y la confiabilidad del sistema, reduce los costos de equipos y los riesgos de inversión, lo que ayuda a acelerar la introducción de equipos de banda ancha inalámbrica en el mercado y el despliegue global de banda ancha de "última milla". Las aplicaciones BWA incluyen acceso de banda ancha residencial, servicios de nivel DSL para SOHO y pequeñas empresas, servicios de nivel T1/E1 para empresas (todos los cuales admiten no solo datos sino también voz y video), así como backhaul inalámbrico para puntos de acceso y backhaul inalámbrico. para servicio de backhaul de estación base celular.

La capa física (PHY) y la capa de control de acceso a medios (MAC) de 802.16a, 802.16RevD y 802.16e son las mismas. La especificación de capa física que eligieron es FFT OFDM PHY de 256 puntos (igual que ETSI Niebmann). Se desarrollarán otras especificaciones de capa física a medida que surjan las necesidades del mercado en el futuro.

Se eligió OFDM por su capacidad para soportar el rendimiento NLOS manteniendo al mismo tiempo una alta eficiencia espectral y maximizando el uso del espectro disponible. En el caso de CDMA, para garantizar que la ganancia de procesamiento supere la interferencia, el ancho de banda de RF debe ser mucho mayor que el rendimiento de datos. Obviamente, esto no es práctico para banda ancha inalámbrica por debajo de 11 GHz, porque si la velocidad de datos es tan alta como 70 Mbit/s, el ancho de banda de RF debe exceder los 200 MHz para proporcionar la ganancia de procesamiento y la capacidad NLOS correspondientes.

Para proporcionar un rendimiento confiable en diversos entornos de canales, la capa física 802.16 también tiene las siguientes características: ancho de canal flexible, contorno de señal de ráfaga adaptable, uso de Reed-Solomon y códigos concatenados convolucionales Corrección de errores hacia adelante, avanzado opcional Sistema de antena (AAS) (puede mejorar el alcance/capacidad), Selección dinámica de frecuencia (DFS) (puede ayudar a reducir la interferencia) y Codificación espacio-temporal (STC). La Tabla 1 proporciona algunas características de la capa física del estándar IEEE 802.16. Es un requisito necesario para el funcionamiento básico de BWA para exteriores. En particular, para que un estándar se adapte verdaderamente a las condiciones de varios países del mundo, requiere un ancho de canal flexible. Esto se debe a que diferentes países tienen diferentes métodos de gestión de las frecuencias en las que pueden operar los dispositivos y los anchos de canal que utilizan. Los operadores pagan por cada MHz de espectro que requiere licencia, por lo que el sistema debe aprovechar al máximo el espectro asignado y tener la flexibilidad de adaptarse a una estructura celular o a una estructura de estación base única.

Si los operadores obtienen 14 MHz de espectro y pagan por ello, no quieren que el ancho del canal del sistema sea de 6 MHz, porque eso desperdiciaría 2 MHz de espectro. Esperan que los sistemas puedan utilizar canales de 7 MHz, 3,5 MHz o incluso 1,75 MHz para construir redes.

Dado que varias redes inalámbricas funcionan básicamente en * * * medios, inevitablemente se necesita un mecanismo para controlar el acceso de las unidades de usuario al medio. La capa MAC de 802.16 utiliza el protocolo TDMA organizado por la estación base para asignar capacidad a los usuarios en una topología de red punto a multipunto. Después de adoptar este mecanismo de acceso TDMA, el sistema 802.16 no solo puede proporcionar servicios de datos de alta velocidad con acuerdo de nivel de servicio (SLA), sino también servicios sensibles al retraso (como voz, video o acceso a bases de datos, etc.), y tiene la capacidad de controlar QoS no solo controla la prioridad, sino que también diseña la capa MAC para adaptarse al entorno caótico de la capa física, es decir, interferencias, desvanecimiento rápido y otros fenómenos que se encuentran cuando se trabaja al aire libre.