INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD CULHUACÁN

TESINA

SEMINARIO DE TITULACIÓN: “LAS TECNOLOGÍAS APLICADAS A LAS REDES DE

COMPUTADORAS” DES/ESIME-CUL/5092005/07/09

OPERACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE

UNA RED DE VOZ Y DATOS CON TECNOLOGÍA WiMAX

QUE COMO PRUEBA ESCRITA DE SU EXAMEN PROFESIONAL PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

PRESENTAN:

JUAN DAVID ESCOBAR PÉREZ

RODRIGO DE JESUS ESCOBAR PÉREZ MARCOS RICARDO MENESES ORTEGA

LICENCIADO EN CIENCIAS DE LA

INFORMÁTICA

PRESENTA:

LUIS ALBERTO ESCOBAR PÉREZ

México D.F Diciembre 2009.

II

OBJETIVO La presente tesina tiene como objetivo explicar la operación de una de red de voz y datos,

utilizando tecnología WiMAX para sustituir tecnologías obsoletas de comunicaciones

(FWA y Symmetry).

Dar a conocer una nueva tecnología de voz y datos de banda ancha inalámbrica para

mejorar la calidad de telefonía e Internet que actualmente cuentan los usuarios de estos

servicios con tecnologías obsoletas; teniendo diferentes esquemas de instalación desde el

interior de un domicilio hasta la azotea sin necesidad de cables hacia un poste.

Explicar al lector en qué consiste una red WiMAX como una alternativa más en tecnología

de banda ancha la cual ofrece mejores servicios de voz y datos con diferentes esquemas de

instalación.

III

JUSTIFICACIÓN

Hoy en día, las empresas de comunicaciones luchan por tener los mejores servicios para

obtener más clientes; para lograrlo es necesario que las empresas actualicen las tecnologías

de transmisión que utilizan ya que los servicios actuales de comunicaciones como la

Internet de Banda Ancha no se puede proveer con tecnologías obsoletas como FWA y es

aquí donde entraría la función de la tecnología WiMAX con la que se tiene una amplia

gama de posibilidades tecnológicas, mismas que se verán más adelante.

.

IV

Índice

Introducción 1

Capítulo 1: Conceptos Básicos 2 1.1 Telecomunicaciones 2 1.2 Señales 3

1.3 Modulación 5 1.4 Código Binario 7

1.5 Red de Computadoras 8 1.6 Redes de Área Local 12

1.7 Modelo OSI (Open System Interconnection) 16 1.8 Protocolos de Comunicación en las Redes 19

1.9 Direcciones IP 21 1.10 Direcciones MAC 24

1.11 IEEE 26 1.12 EIA/ TIA 26

1.13 Internet 28

Capítulo 2: Tecnología WiMAX 33 2.1 WiMAX 33 2.2 Foro Wimax 36

2.3 Formas de trabajo de WiMax 37 2.4 Calidades de Servicio “QoS” 39

2.5 Aplicaciones de WiMAX 40 2.6 Técnicas de Transmisión 41

2.7 Red Genérica de WiMAX 49

Capítulo 3: Hardware de la Red WiMAX 52 3.1 Servidor AAA (Authentication, Authorization, Accounting) 52 3.2 Servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 55

3.3 Punto de Acceso (AP) 56 3.4 CAPC (Carrier Access Point Controller) 57

3.5 Servidor DNS (Domain Name Service) 57 3.6 Servidor NTP (Network Time Protocol) 58

V

3.7 Servidores de VoIP 58 3.8 Switch Ethernet Capa 2 59

3.9 Ruteador capa 3 60 3.10 Media Gateway 61

3.11 Ingreso a la Red 62

Capítulo 4: Equipos de Clientes (CPE) 65 4.1 Modelo CPEi 300 65 4.2 Modelo CPE o400 67

4.3 Modelo CPEi 600 69 4.4 Modelo CPEi 750 71

Capítulo 5: Configuración y Puesta en Marcha 74 5.1 Configuración de Pocket PC 74

5.2 Inspección de Sitio (Site Survey) 77 5.3 Instalación Indoor de CPE i300 de Motorola 80

5.4 Configuración de un equipo CPE i300 86 5.5 Instalación del CPE i300 en exteriores 87

5.6 Antena de alta ganancia 90

Conclusiones 92

Bibliografía 94

Glosario 95

Anexo A 100

Anexo B 102

Anexo C 104

Anexo D 106

VI

Índice de Figuras

Capítulo 1

Figura 1. 1 Amplitud de una señal. 4 Figura 1. 2 Frecuencia de una señal. 4 Figura 1. 3 Fase de una señal. 4 Figura 1. 4 Modulación en Amplitud 6 Figura 1. 5 Comunicación entre computadoras 7 Figura 1. 6 Ejemplos de redes. 8 Figura 1. 7 Inicio de las computadoras personales en empresas. 10 Figura 1. 8 Red a pie. 10 Figura 1. 9 Red LAN por empresa 11 Figura 1. 10 Red de área local y global. 12 Figura 1. 11 Tarjeta de interface de Red. 13 Figura 1. 12 Hub y su símbolo 14 Figura 1. 13 Switch y su símbolo 14 Figura 1. 14 Router y su símbolo 15 Figura 1. 15 Red con repetidor 15 Figura 1. 16 Modelo de red 16 Figura 1. 17 Comunicación en Red 17 Figura 1. 18 Capas del modelo OSI 19 Figura 1. 19 Formato de una dirección IP 22 Figura 1. 20 Subredes 25 Figura 1. 21 Identificación del conector RJ-45 28 Figura 1. 22 Esquema básico de Internet 29 Figura 1. 23 Analogías de ancho de banda 32

Capítulo 2

Figura 2. 1 Tipos de Suscriptores soportados por WiMAX 37 Figura 2. 2 Tipos de Servicios 38 Figura 2. 3 OFDMA 41 Figura 2. 4 OFDM/OFDMA. 42 Figura 2. 5 OFDMA 42 Figura 2. 6 Técnica AMC 44 Figura 2. 7 AMC en Downlink y Uplink 44 Figura 2. 8 Técnica MIMO 46 Figura 2. 9 Patrón de radiación de un sistema AAS 48 Figura 2. 10 Red genérica de Wimax 49

VII

Capítulo 3

Figura 3. 1 Proceso de autenticación 53 Figura 3. 2 Manejo de cuentas 54 Figura 3. 3 Plataformas del AP 56 Figura 3. 4 Conversión de nombre de dominios a su dirección IP 58 Figura 3. 5 Servicio de Voz sobre IP en la red de WiMAX 59 Figura 3. 6 Registro completo del CPE. 63 Figura 3. 7 Flujo de entrada a la red de WiMAX 64

Capítulo 4

Figura 4. 1 CPEi 300 65 Figura 4. 2 Indicadores y características del panel frontal 66 Figura 4. 3 Indicadores y características del panel posterior 67 Figura 4. 4 CPE o400 68 Figura 4. 5 Instalación del CPE o400 68 Figura 4. 6 CPEi 600 69 Figura 4. 7 Indicadores del panel frontal 70 Figura 4. 8 Conexión de puertos del CPE 71 Figura 4. 9 CPEi 750 72

Capítulo 5

Figura 5. 1 Conexión de una PPC para activar CPE de WiMAX 75 Figura 5. 2 Ubicación del icono de la tarjeta de red 76 Figura 5. 3 Menú para buscar redes inalámbricas 76 Figura 5. 4 Conexión al Access Point 77 Figura 5. 5 CPEi 300 78 Figura 5. 6 Variables para el modelo CPE i300 79 Figura 5. 7 Diagrama esquemático conexión CPE 80 Figura 5. 8 Conexión de cable de alimentación en CPE. 81 Figura 5. 9 Conexión de cable UTP color azul en CPE para servicios Ethernet. 81 Figura 5. 10 Conexión de cable UTP color azul en CPE para computadora. 82 Figura 5. 11 Conexión de cable UTP color gris en CPE para línea telefónica 83 Figura 5. 12 Conexión de línea en aparato telefónico. 83 Figura 5. 13 Conexión de línea telefónica entre CPE y teléfono convencional. 83 Figura 5. 14 Criterios de ubicación de instalación CPE Indoor. 85 Figura 5. 15 Etapas de configuración para un equipo CPE i300 86 Figura 5. 16 Instalación del CPE i300 en exteriores 88 Figura 5. 17 Patrón de radiación de antena Landkom 90 Figura 5. 18 Fijación de la antena en un mástil o polo 91

VIII

Índice de Tablas

Capítulo 1

Tabla 1. 1 Diferencias entre señales digitales y analógicas. 5 Tabla 1. 2 Clasificación de direcciones IP 23 Tabla 1. 3 Clases de dirección IP 23 Tabla 1. 4 Descripción de estándares IEEE 26 Tabla 1. 5 Configuración de cableado UTP 27

Capítulo 2

Tabla 2. 1 Especificaciones técnicas de la tecnología WiMAX 35 Tabla 2. 2 Escenarios WiMAX 38 Tabla 2. 3 Servicios de Acceso de Banda Ancha basados en QoS 39 Tabla 2. 4 Elementos de una red Genérica WiMAX 50

Capítulo 3

Tabla 3. 1 Asignación de QoS para clases de servicio 60 Tabla 3. 2 Clases de Servicio 61

Capítulo 5

Tabla 5. 1 Rango de valores recomendados para un adecuado servicio 79

1

Introducción

En la actualidad y a nivel mundial se viene desarrollando y difundiendo ampliamente las

comunicaciones inalámbricas para dar servicios de voz y datos a lugares donde se requiera,

haciendo posible brindar estos servicios en sectores donde antes no se podía llegar por la

dificultad de acceso y por el alto costo que implicaba realizar infraestructuras con redes

cableadas o hacer uso de servicio por satélite.

Es así que las soluciones inalámbricas han pasado a ser muy utilizadas, y cada vez se han

ido incorporando nuevas tecnologías para brindar mejores servicios y llegar a más

usuarios. Una de estas tecnologías es WiMAX, que ofrece mayor versatilidad en servicios

de última milla de banda ancha y mayores velocidades sin necesidad de tener línea de vista,

llegando a convertirse en una de las mejores opciones de comunicación.

Tomando en cuenta las bondades que ofrece WiMAX y sus aplicaciones se hace necesario

conocer todos los beneficios al implementarla y los parámetros y normas que se deben

cumplir, es por esto que en la presente tesina se describirá el funcionamiento de una red de

voz y datos para entender esta tecnología y al mismo tiempo conocer los estándares de

instalación para su puesta en marcha.

2

Capítulo 1: Conceptos Básicos 1.1 Telecomunicaciones Las telecomunicaciones son técnicas que consisten en transmitir, emitir o recibir un

mensaje, signos, señales, escritos, imágenes fijas o en movimiento, sonidos o datos de

cualquier naturaleza entre dos o más puntos geográficos, normalmente con el atributo típico

adicional de ser bidireccional.

El término “telecomunicación”, cubre todas las formas de comunicación a distancia,

incluyendo radio, telegrafía, televisión, telefonía, transmisión de datos e interconexión de

computadoras, ya sea a través de cables, radiofrecuencias, medios ópticos u otros sistemas

electromagnéticos.

Elementos Para que exista una comunicación efectiva, se debe contar con 4 elementos:

Emisor: Manda un mensaje.

Receptor: Recibe un mensaje.

Mensaje: Información que se desea transmitir.

Medio: Canal utilizado para la transmisión del mensaje.

3

Tipos

Existen tres tipos de Telecomunicaciones, los cuales son los siguientes:

Simplex: La información viaja en un solo sentido y no hay respuesta por parte del

receptor, como la TV.

Half Duplex: La información viaja en ambos sentidos, pero uno a la vez, como los

radios de dos vías.

Full Duplex: La información viaja en ambos sentidos y puede ser al mismo tiempo,

como una conversación telefónica.

Servicios Las Telecomunicaciones ofrecen una gran gama de servicios a las empresas para satisfacer

sus necesidades de comunicación, como por ejemplo:

Servicios conmutados de telefonía local y larga distancia.

Líneas inteligentes.

Internet Dial up y Banda ancha.

Internet dedicado.

Líneas privadas.

VAS: Servicios de Valor Agregado (conferencia tripartita, correo de voz, desvíos de

llamadas, etc.).

1.2 Señales

Es una forma de onda que viaja por diferentes medios como cables, fibra óptica o el aire;

con el objetivo de transportar información de un punto a otro.

Características Las 3 características más importantes de una señal continua son:

Amplitud: Es el valor máximo que alcanza una señal a partir de su valor promedio.

Como se muestra en la figura 1.1

4

Figura 1. 1 Amplitud de una señal.

Frecuencia: Es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier señal

periódica en una unidad de tiempo; cuya unidad de medida es Hertz (Hz). Ver

figura 1.2

Figura 1. 2 Frecuencia de una señal.

Fase: El “ángulo de fase” o “fase” de una señal se refiere a su desplazamiento hacia

la derecha o la izquierda con respecto a una referencia. La fase de una señal se mide

en “Grados” (°) o en radianes (rad). Un ciclo completo tiene 360° o 2π rad; tal como

se muestra en la figura 1.3

Figura 1. 3 Fase de una señal.

5

Tipos De manera general existen dos tipos de señales, los cuales son: Digitales y Analógicas.

En la tabla 1.1 se muestran estas diferencias

Tabla 1. 1 Diferencias entre señales digitales y analógicas.

Digital Analógico

La información se codifica solo en

dos valores: “0” y “1” en un

periodo de tiempo

La información puede tomar cualquier

valor en un periodo de tiempo

Forma de onda cuadrada:

Forma de onda senoidal:

Manejan mayor volumen de

información

Mayor susceptibilidad al ruido

Integración de voz, imagen, video y

datos

Poca capacidad de integración de

formatos

1.3 Modulación El término modulación engloba un conjunto de técnicas para transportar información sobre

una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor

aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en

forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos. En la figura 1.4 se

muestra de forma simple el proceso de una señal modulada.

6

Figura 1. 4 Modulación en Amplitud

Tipos Existe una gran variedad de modulaciones, por lo que se mencionará únicamente las que se

son usadas en la tecnología WiMAX:

QPSK: (Quadrature Phase Shift Keying) Modulación por Desplazamiento de Fase

en Cuadratura, la señal transmitida es combinada en conjuntos de dos bits.

QAM: (Quadrature Amplitude Modulation) Modulación de Amplitud en

Cuadratura, es una modulación digital avanzada que transporta datos cambiando la

amplitud de dos ondas portadoras. Éste tipo de modulación tiene variantes que se

relacionan con el número de puntos de codificación que se le da a la señal, estos

tipos son: 16-QAM y 64-QAM.

Finalidad El nivel de modulación que tenga la señal transmitida es un parámetro que indica que tan

fiel es la señal o que factor de ruido presenta, así como también afecta a la tasa de

7

transferencia de datos, por lo que entre mejor sea la modulación, mejor será la estabilidad

del sistema.

1.4 Código Binario Los sistemas digitales utilizan un código numérico para lograr establecer comunicación

entre ellos, éste código recibe el nombre de “Código Binario”, el cual se compone de dos

valores discretos únicos: “0” y “1”.

Bit Binary Digit (Dígito Binario), es un número que solo puede tomar dos valores, ya sea “0” ó

“1”, también se le llama “carácter”, y se expresa con la letra minúscula “b”.

Byte Binary Digit Eight (Ocho Dígitos Binarios), es un conjunto de 8 Bits, los cuales forman una

letra, y se expresa con la letra mayúscula “B”.

La figura 1.5 muestra la forma de comunicación entre computadoras utilizando datos

digitales.

Figura 1. 5 Comunicación entre computadoras

8

1.5 Red de Computadoras Una red de computadoras está formada por dos o más computadoras conectados por algún

tipo de medio de transmisión de datos, por ejemplo, un cable coaxial, UTP, una fibra óptica

o el mismo aire; que permiten que los diferentes computadoras se comuniquen entre sí. La

red está formada tanto por los elementos físicos como por los lógicos. Ambos sistemas se

complementan para lograr el correcto funcionamiento de la red, como se muestra en la

figura 1.6

Figura 1. 6 Ejemplos de redes.

9

Clasificación Las redes de computadoras se clasifican en 5 tipos, dependiendo del área geográfica que

abarquen, ésta clasificación es la siguiente:

Redes PAN (Personal Area Network / Red de Área Personal)

Cubre distancias menores de 10 m, usada en aplicaciones de Bluetooth.

Redes LAN (Local Area Network / Red de Área Local)

Distancias menores a 3 Km, típicamente enlazando computadoras dentro de un edificio

u oficina.

Redes MAN (Metropolitan Area Network / Red de Área Metropolitana)

Distancias entre 3 y 50 Km, conexiones regionales, por ejemplo dentro de un Campus

en una universidad o enlazando redes de edificios dentro de un corporativo grande.

Redes WAN (Wide Area Network / Red de Área Amplia)

Sin límite de distancia provee conectividad dentro de un ámbito nacional.

Redes GAN (Global Area Network - Red de Área Global)

También sin límite de distancia, provee una conectividad global, escapando al ámbito

nacional.

Compartiendo recursos Una red proporciona la posibilidad de compartir recursos informáticos entre los usuarios de

la red. Los recursos que se pueden compartir pueden ser:

Ficheros y programas informáticos.

Impresoras y periféricos: fax, escáner, etc.

Correo electrónico.

10

Acceso a Internet.

Evolución La adopción de computadoras personales por parte de las empresas fue lenta al principio,

pero el lanzamiento de Lotus 1-2-3 y otras aplicaciones diseñadas específicamente para el

uso empresarial, impulsó el rápido crecimiento de la computadora personal. La figura 1.7

muestra como las computadoras personales dentro de las empresas eran completamente

independientes unas con otras, es decir, no existían modelos de red.

Figura 1. 7 Inicio de las computadoras personales en empresas.

Al principio, las empresas invertían en computadoras como dispositivos autónomos,

seleccionando algunas de ellas para conectarles impresoras. Por lo que los usuarios que no

contaban con computadoras necesitaban guardar su información en disquetes para llevarla a

imprimir, este tipo de red se conocía como “red a pie” y se muestra en la figura 1.8

Figura 1. 8 Red a pie.

11

A medida que las empresas se desarrollaban, las desventajas de la red a pie se hicieron

evidentes. Por lo que se dio el surgimiento de redes de área local o LAN (figura 1.9),

mismas que permitían a los usuarios del mismo departamento comunicarse entre sí. Aunque

no era suficiente para cubrir todas las necesidades de la empresa para poder comunicarse

hacia cualquier parte del mundo.

Figura 1. 9 Red LAN por empresa

Tres diferentes problemas hicieron que fuera necesaria la Internetworking (interconexión de

diversas tecnologías y arquitecturas de red): la duplicación de equipos y recursos, la

incapacidad de comunicarse con cualquier persona en cualquier momento o lugar y la falta

de administración de una red LAN. Estos problemas se transformaron en oportunidades

para las empresas que desarrollaban soluciones de Internetworking para las redes de área

local y global (figura 1.10).

12

Figura 1. 10 Red de área local y global.

1.6 Redes de Área Local Las redes LAN son capaces de conectar todas las estaciones de trabajo, dispositivos

periféricos, terminales y otros dispositivos ubicados dentro de un mismo edificio, las LAN

permiten que las empresas utilicen la tecnología informática para compartir de manera

eficiente archivos e impresoras.

Características Las redes LAN están diseñadas para realizar lo siguiente:

Operar en un área geográfica limitada.

Permitir multiacceso a medios con gran ancho de banda.

Controlar la red de forma privada con administración local.

Proporcionar conectividad continua a los servicios locales.

13

Equipos de conexión Dentro de una red LAN intervienen diferentes dispositivos, como son:

NIC: Network Interface Card (Tarjeta de Interface de Red, véase figura 1.11). Las

NIC se consideran dispositivos de Capa 2 debido a que cada NIC es individual en

cualquier lugar del mundo lleva un nombre codificado único, denominado dirección

de Control de Acceso al Medio (MAC). Esta dirección se utiliza para controlar la

comunicación de datos para el host de la red.

Figura 1. 11 Tarjeta de interface de Red.

Hub El propósito de un hub es regenerar y re-temporizar las señales de red. Esto se realiza a

nivel de los bits para un gran número de hosts utilizando un proceso denominado

concentración. Los hubs se utilizan por dos razones: para crear un punto de conexión

central para los medios de cableado y para aumentar la confiabilidad de la red. Los hubs se

consideran dispositivos de Capa 1 dado que sólo regeneran la señal y la envían por medio

de un broadcast (modo de transmisión de información) a todos los puertos. La figura 1.12

muestra un Hub y su símbolo en diagramas de red respectivamente.

14

Figura 1. 12 Hub y su símbolo

Switch Un switch es un dispositivo de capa 2 denominado puente multipuerto. La diferencia entre

el hub y el switch es que el switch toma decisiones basándose en las direcciones MAC y los

hubs no toman ninguna decisión. Como el switch es capaz de tomar decisiones, hacen que

la LAN sea mucho más eficiente ya que conmutan los datos sólo hacia el puerto al que está

conectado el host destino apropiado. Por el contrario, el hub envía datos desde todos los

puertos, de modo que todos los hosts deben ver y procesar (aceptar o rechazar) todos los

datos. La figura 1.13 muestra un Switch y su símbolo en diagramas de red respectivamente.

Figura 1. 13 Switch y su símbolo Router El Router trabaja en la Capa 3 y puede tomar decisiones basadas en grupos de direcciones

de red (tablas de ruteo) en contraposición con las direcciones MAC de Capa 2 individuales.

El Router también puede conectar distintas tecnologías de Capa 2, como por ejemplo

Ethernet, Token-ring. Es la parte de conexión de la LAN con la WAN. La figura 1.14

muestra un Router y su símbolo en diagramas de red respectivamente.

15

Figura 1. 14 Router y su símbolo Repetidor Un repetidor es un dispositivo electrónico que recibe una señal débil o de bajo nivel y la

retransmite a una potencia o nivel más alto, de tal modo que se puedan cubrir distancias

más largas sin degradación o con una degradación tolerable. La figura 1.15 muestra un

ejemplo de la ampliación de una Red usando un repetidor.

Figura 1. 15 Red con repetidor

La figura 1.16 muestra un ejemplo de modelo de red utilizando diferentes dispositivos

como los que se han mencionado hasta el momento y tiene la finalidad de compartir

recursos, sobre todo tener conexión a internet en todas las computadoras personales.

16

Figura 1. 16 Modelo de red

1.7 Modelo OSI (Open System Interconnection) Antecedentes La ISO, Organización Internacional de Estándares (International Standar Organization)

diseño el modelo OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) en 1984 para poder ayudar a

los diseñadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en

conjunto (interoperabilidad).

17

Como lo ilustra la figura 1.17 la información que viaja a través de una red se conoce como

paquete de datos, mismos que se desplazan entre los sistemas de computación aunque no

sean de la misma plataforma debido a que el modelo OSI permite la transferencia de datos.

Figura 1. 17 Comunicación en Red

Propósito En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra

una función de red específica y es usado para visualizar cómo la información o los paquetes

de datos viajan desde los programas de aplicación como hojas de cálculo o documentos a

través de un medio de red como cables, hasta otro programa de aplicación ubicado en otro

computador de la red, aún cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de

medios de red. Con el modelo de referencia OSI se logra:

Reducir la complejidad.

Estandarizar las interfaces.

Asegura la interoperabilidad de la tecnología.

Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas.

Permite a los distintos tipos de Hardware y Software comunicarse entre sí.

18

Función de las siete capas Cada capa individual del modelo OSI tiene un conjunto de funciones que debe realizar para

que los paquetes de datos puedan viajar en la red desde el origen hasta el destino. A

continuación, se presenta una breve descripción de cada capa del modelo de referencia OSI:

Capa 1: La capa Física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de

procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre

sistemas finales. Las características tales como niveles de voltaje, temporización de

cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas,

conectores físicos y otros atributos similares son definidos por las especificaciones de la

capa física.

Capa 2: La capa de Enlace de Datos proporciona tránsito de datos confiable a través de

un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico

(comparado con el lógico).

Capa 3: La capa de Red es una capa compleja que proporciona conectividad y selección

de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente

distintas.

Capa 4: La capa de Transporte segmenta los datos originados en el host emisor y los

reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor.

Capa 5: La capa de Sesión Como su nombre lo implica, la capa de sesión establece,

administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando. La capa de

sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación.

Capa 6: La capa de Presentación garantiza que la información que envía la capa de

aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro. De ser necesario,

la capa de presentación traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato

común.

19

Capa 7: La capa de Aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario;

suministra servicios de red a las aplicaciones del usuario. Algunos ejemplos de aplicaciones

son los programas de hojas de cálculo, de procesamiento de texto y los de las terminales

bancarias. La capa de aplicación establece la disponibilidad de los potenciales socios de

comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de

errores y control de la integridad de los datos. La figura 1.18 muestra la característica

principal de cada capa del Modelo de referencia OSI.

Figura 1. 18 Capas del modelo OSI

1.8 Protocolos de Comunicación en las Redes

Un protocolo es una descripción formal de un conjunto de reglas y convenciones que rigen

la forma en la que los dispositivos de una red intercambian información. En otras palabras

un protocolo es un traductor de idiomas para que los dispositivos de una red se puedan

comunicar entre sí.

20

Tipos Existen más de 100 protocolos que logran el intercambio de información entre

computadoras dentro de una Red, para fines de ésta tesina, solo se mencionarán los

protocolos relacionados con la tecnología WiMAX, los cuales son los siguientes:

TCP/IP: (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) Protocolo de Control de

Transferencia/Protocolo de Internet. El TCP/IP es la base de Internet y sirve para

enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC y

computadoras centrales sobre redes de área local (LAN) y área extensa (WAN).

IP: (Internet Protocol) Protocolo de Internet, es un protocolo no orientado a

conexión usado tanto por el origen como por el destino para la comunicación de

datos a través de una red de paquetes conmutados.

FTP: (File Transfer Protocol) Protocolo de Transferencia de Archivos, es un

protocolo de transferencia de archivos entre sistemas conectados a una red TCP

basado en la arquitectura cliente-servidor, de manera que desde un equipo cliente

nos podemos conectar a un servidor para descargar archivos desde él o para enviarle

nuestros propios archivos independientemente del sistema operativo utilizado en

cada equipo.

HTTP: (Hyper Text Transfer Protocol) Protocolo para la Transferencia de Hiper

Texto, es el conjunto de reglas para la transmisión y recepción de documentos

hipertexto. Es usado por la WWW desde 1990 y es el protocolo responsable del

entendimiento universal de las páginas de la WWW escritas en HTML.

www: (World Wide Web) Es un sistema de documentos de hipertexto y/o

hipermedios enlazados y accesibles a través de Internet. Con un navegador Web, un

usuario visualiza páginas web que pueden contener texto, imágenes, vídeos u otros

contenidos multimedia y navega a través de ellas usando hiperenlaces.

21

DNS: (Domain Name Service) Servicio de Nombres de Dominio, es una base de

datos distribuida y jerárquica que almacena información asociada a nombres de

dominio en redes como Internet. Aunque como base de datos el DNS es capaz de

asociar distintos tipos de información a cada nombre, los usos más comunes son la

asignación de nombres de dominio a direcciones IP y la localización de los

servidores de correo electrónico de cada dominio.

DHCP: (Dynamic Host Configuration Protocol) Protocolo de Configuración

Dinámica del Huésped, es un protocolo de red que permite a los nodos de una red IP

obtener sus parámetros de configuración automáticamente. Se trata de un protocolo

de tipo cliente/servidor en el que generalmente un servidor posee una lista de

direcciones IP dinámicas y las va asignando a los clientes conforme éstas van

estando libres, sabiendo en todo momento quién ha estado en posesión de esa IP,

cuánto tiempo la ha tenido y a quién se la ha asignado después.

PPPoE: (Point to Point Protocol over Ethernet) Protocolo Punto a Punto sobre

Ethernet, es un protocolo de red sobre una capa de Ethernet. Es utilizada

mayormente para proveer una conexión de banda ancha mediante servicios de

cable-módem y ADSL. Este ofrece las ventajas como son la autenticación, cifrado y

compresión. Además, las direcciones IP en el lado de la conexión del cliente sólo se

asignan cuando la conexión PPPoE es abierta, por lo que admite la reutilización de

direcciones IP (direccionamiento dinámico).

1.9 Direcciones IP Es un número que identifica de manera lógica y jerárquica a una interfaz de un dispositivo

dentro de una red que utilice el protocolo IP generalmente una computadora, un router, un

switch, una impresora, etc.; que corresponde a la capa de red o capa 3 del modelo de

referencia OSI. La primera versión del protocolo de Internet que se implementó

extensamente y forma la base de Internet es la versión 4, se le conoce como IPv4.

22

Una dirección IP tiene una longitud de 32 bits, se compone de 2 partes principales, un

numero de red y un numero de host; como resulta prácticamente imposible para la mayoría

de las personas recordar un numero de 32 bits, las direcciones IP se agrupan de a 8 bits por

vez separados por puntos y en formato decimal, esto se conoce como formato decimal

separado por puntos. Ver figura 1.19

Figura 1. 19 Formato de una dirección IP

Asignación de una dirección IP De forma general, existen dos formas para la asignación de una dirección IP, éstas son:

IP Dinámica: Es una IP asignada mediante un servidor DHCP al usuario. La IP que

se obtiene tiene una duración máxima determinada. El servidor DHCP provee

parámetros de configuración específicos para cada cliente que desee participar en la

red IP. Entre estos parámetros se encuentra la dirección IP del cliente.

IP Fija: Una dirección IP fija es una IP la cual es asignada por el usuario, o bien

dada por el Proveedor de Servicios de Internet, ISP (Internet Service Provider) en la

primera conexión. Las IPs fijas actualmente en el mercado de acceso a Internet

tienen un costo adicional mensual. Esto permite al usuario montar servidores web,

correo, FTP, etc. y dirigir un nombre de dominio a esta IP sin tener que mantener

actualizado el servidor DNS cada vez que cambie la IP como ocurre con las IPs

dinámicas.

23

Clases de dirección IP Existen tres clases de direcciones IP que una organización puede recibir las cuales son

Clase A, B y C. Las Clases de direcciones IP identifican el número de redes y de host que

puede soportar la red, tal como se muestra en la tabla 1.2

Tabla 1. 2 Clasificación de direcciones IP

Capacidad de las clases de IP Cada Clase de dirección IP puede soportar un número determinado de Redes y de Host, tal

como se muestra en la tabla 1.3

Tabla 1. 3 Clases de dirección IP

Clase Dirección IP (R=Red - H=Host) N° Redes N° de Host

A 0RRRRRRR.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH 126 16,777,214

B 10RRRRRR.RRRRRRRR.HHHHHHHH.HHHHHHHH 16,384 65,534

C 110RRRRR.RRRRRRRR.RRRRRRRR.HHHHHHHH 2.097,152 254

24

1.10 Direcciones MAC A diferencia de la Dirección IP que es una dirección Lógica, la Dirección MAC es una

dirección Física; significa Media Access Control (Control de Acceso al Medio) y es un

identificador hexadecimal de 48 bits que corresponde de forma única a una tarjeta o interfaz

de red. Es individual, cada dispositivo tiene su propia dirección MAC determinada y

configurada por el fabricante (los primeros 24 bits) y por el IEEE (los últimos 24 bits)

utilizando el OUI (Organizationally Unique Identifier - Identificador Único

Organizacional).

Características La dirección MAC original IEEE-802, ahora oficialmente llamada "MAC-48", viene con la

especificación Ethernet. Desde que los diseñadores originales de Ethernet tuvieran la visión

de usar una dirección de 48-bits de espacio, hay potencialmente 248 o 281,474,976,710,656

direcciones MAC posibles.

La IEEE espera que el espacio de la MAC-48 se acabe no antes del año 2100. Para cuando

esto suceda se tiene preparada la norma EUI-64 para asignar direcciones MAC; la cual se

espera que no se agoten en el futuro

Subredes

Una Subred es una división de una Red, que se crea cuando la red es demasiado grande y se

desea tener una mejor administración de la misma, también es útil para asignar privilegios

de acceso a cada subred. Para crear una Subred es necesario tomar una parte de los bits

asignados para el Host, llamada Máscara de Subred. La figura 1.20 muestra el diseño de

una Subred.

25

Figura 1. 20 Subredes

Las direcciones de subred especifican un número de red, un número de subred dentro de la

red y un número de host dentro de la subred.

Puerta de enlace predeterminada Es llamada también Gateway, en Telecomunicaciones a un nodo en una red que sirve como

punto de acceso para conectarse a otra red.

Un puerta de enlace o gateway es normalmente un equipo informático configurado para

dotar a las máquinas de una red local conectadas a él de un acceso hacia una red exterior,

generalmente realizando para ello operaciones de traducción de direcciones IP.

Esta capacidad de traducción de direcciones permite aplicar una técnica llamada

enmascaramiento de IP, es usada para dar acceso a Internet a los equipos de una red de área

local compartiendo una única conexión a Internet, y por tanto, una única dirección IP

externa.

26

Se podría decir que un gateway o puerta de enlace, es un router que conecta dos redes. La

dirección IP de un gateway o puerta de enlace a menudo se parece a 192.168.1.1 o

192.168.0.1 y utiliza algunos rangos predefinidos, 127.x.x.x, 10.x.x.x, 172.x.x.x, 192.x.x.x,

que se reservan a las redes locales.

1.11 IEEE

Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (Institute of Electrical and Electronics

Engineers), es una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización,

entre otras cosas. Es la mayor asociación internacional sin fines de lucro formada por

profesionales de las nuevas tecnologías, como ingenieros eléctricos, ingenieros en

electrónica, científicos de la computación, ingenieros en informática e ingenieros en

telecomunicación.

La IEEE tiene una gran cantidad de estándares por lo que se mencionan en la tabla 1.4 los

que son usados en redes:

Tabla 1. 4 Descripción de estándares IEEE

Estándar Descripción

802.3 Definido para redes Ethernet 802.11 Definido para redes inalámbricas Wi-Fi 802.15 Definido para redes PAN 802.16 Definido para redes metropolitanas de Banda Ancha

inalámbricas 1.12 EIA/ TIA

Asociación de la Industria de la Electrónica/Asociación de la Industria de las

Telecomunicaciones, (Electronics Industry Association/Telecommunications Industry

Association) es un estándar que define las normas para el cableado dentro de edificios

comerciales.

El estándar que se usa para la configuración del cableado en una red de datos es la 568-A y

568-B. El cual tiene la siguiente configuración para el cable UTP:

27

Tabla 1. 5 Configuración de cableado UTP

568 – A 568-B

El estándar 568 es usado para armar cables de red, según el uso que se necesite se armará

de la siguiente manera:

Cable 1 a 1: En ambos extremos del cable se aplica la norma 568-B; es usado para conectar

un dispositivo de red a un Switch, Router o Nodo dentro de la red.

Cable Cruzado: En un extremo del cable se aplica la norma 568-A y en el otro extremo se

usa la norma 568-B; es usado para conectar dos dispositivos de red sin usar un

concentrador como Switch o Router.

El conector que se utiliza para armar cables de red es el RJ-45, se debe tener en cuenta la

posición correcta en la que se debe colocar éste conector para el correcto armado del cable

de red; en la figura 1.21 se muestra la forma en que se debe listar los números de pin para el

armado del cable de red.

Pin Par Función Color 1 2 Tx B. Naranja 2 2 Tx Naranja 3 3 Rx B. Verde 4 1 NA Azul 5 1 NA B. Azul 6 3 Rx Verde 7 4 NA B. Café 8 4 NA Café

Pin Par Función Color 1 3 Tx B. Verde 2 3 Tx Verde 3 2 RX B. Naranja 4 1 NA Azul 5 1 NA B. Azul 6 2 Rx Naranja 7 4 NA B. Café 8 4 NA Café

28

Figura 1. 21 Identificación del conector RJ-45

1.13 Internet La Internet es comúnmente conocida como la "red de redes" y es un método de

interconexión de computadoras implementado en un conjunto de protocolos denominado

TCP/IP y garantiza que las computadoras se comuniquen entre sí con alcance mundial. Sus

orígenes se remontan a 1969.

La arquitectura de Internet está constituida por los siguientes elementos:

NAP: Punto de Acceso a la Red (Network Access Point), es el punto donde se

Provee el Servicio de Internet, el punto de partida donde convergen todos los NSP.

NSP: Proveedor de Servicios de Red (Network Service Provider), son las Empresas

de Telecomunicaciones que proveen el servicio de Acceso a los ISP.

ISP: Proveedores de Servicio de Internet (Internet Service Provider) son Empresas

las cuales ofrecen los Servicios de Internet, tanto a Empresas como a usuarios

residenciales.

Navajas para sujeción de cada hilo

del UTP

Pin1

Pin 8

Seguro para ponchado

Seguro de fijación al

Jack

29

La figura 1.22 muestra la distribución de los actores principales en la nube de Internet.

Figura 1. 22 Esquema básico de Internet

Servicios Dentro de la Internet se encuentran una gran variedad de servicios, tales como:

Acceso remoto a otras computadoras.

Transferencia de archivos.

Correo electrónico.

Conversaciones escritas como “Chats”.

Conversaciones telefónicas mediante VoIP (Voz sobre IP), etc.

Tipos de conexión De manera general existen tres tipos de conexión para Internet, mismos que son:

Dial Up: Es la forma básica de conexión a Internet por medio de la línea telefónica,

la cual puede alcanzar velocidades hasta de 96 Kbps utilizando un modem

30

telefónico, teniendo en cuenta que la velocidad es variable dependiendo de los

usuarios conectados.

Banda Ancha: Conexión a Internet con velocidades superiores a los 128 Kbps,

donde se puede utilizar voz y datos al mismo tiempo, teniendo en cuenta que la

velocidad es variable dependiendo de los usuarios conectados.

Enlace Dedicado: Conexión con un canal de transmisión fijo, por lo que la

velocidad no se ve afectada y varía con los usuarios conectados a la red y va desde

64 Kbps hasta 2048 Kbps.

Tipos de información La Internet maneja todos los tipos de formatos de Información que existen, los cuales son los siguientes:

Voz.

Video.

Imágenes.

Datos. Internet tiene un impacto profundo de forma general en el trabajo, el ocio y el

conocimiento. Gracias a la web, millones de personas tienen acceso fácil e inmediato a una

31

cantidad extensa y diversa de información en línea, dependiendo del ancho de banda que

tengan en su conexión.

Ancho de banda

El ancho de banda es la cantidad de información que puede transmitirse a través de una

conexión por unidad de tiempo. Se suele medir en bits por segundo “bps”.

Técnicamente el Ancho de Banda es la diferencia en Hertz (Hz) entre la frecuencia más alta

y la más baja de un canal de transmisión. Sin embargo, éste término se usa mucho más a

menudo para definir la cantidad de datos que pueden ser enviados en un periodo de tiempo

determinado a través de un circuito de comunicación dado.

Ejemplo 1

Hablando de frecuencias, el ancho de banda se representa de la siguiente manera:

La separación de frecuencias que existe entre 100 KHz a 400 KHz, da como resultado el

ancho de banda, es decir, 300 KHz.

Ejemplo 2

Hablando de velocidades de transmisión, el ancho de banda se representa de la siguiente

manera:

Un módem puede transmitir a 33.6 Kbps.

El Internet de banda ancha puede transmitir a 2 Mbps.

La figura 1.23 ayuda a comprender mejor el concepto de Ancho de Banda.

32

Figura 1. 23 Analogías de ancho de banda

33

Capítulo 2: Tecnología WiMAX Introducción En éste capítulo se describirá la Tecnología WiMAX, sus características, protocolos,

aplicaciones, técnicas de transmisión y los elementos que componen una red genérica.

2.1 WiMAX

WiMAX Significa: Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas (Worldwide

Interoperability for Microwave Access), es una solución de acceso inalámbrico de Banda

Ancha para Redes de Área Metropolitana “MAN” (Metropolitan Area Network), diseñada

para proveer una conexión de alta velocidad y calidad sobre un área grande. WiMAX es un

acceso inalámbrico de banda ancha “BWA” (Broadband Wireless Access) diseñada

conforme al estándar 802.16 de la IEEE.

Técnicas de Transmisión En cumplimiento a la tendencia “Banda ancha + Inalámbrico”, WiMAX utiliza, las

siguientes técnicas de transmisión:

OFDMA (Acceso Múltiple por División de Frecuencia Ortogonal).

AMC (Codificación y Modulación Adaptiva).

MIMO (Entradas Múltiples y Salidas Múltiples).

AAS (Sistema de Antenas Adaptivas/Avanzadas).

34

Características

Acceso tradicional a Banda Ancha Fija.

Acceso inalámbrico a Banda Ancha.

5 escenarios de aplicación.

Conexión con redes WLAN (Wi-Fi).

Voz simple.

Mensajes escritos.

1xEV-DO.

HSPDA.

HSUPA

Protocolo La tecnología WiMAX está diseñada bajo el protocolo 802.16 de la IEEE, el cual cuenta

con dos revisiones principales:

802.16d: Aprobado en el 2004 para proporcionar “Acceso Inalámbrico Fijo de

Banda ancha”; ésta especificación estandariza la interfaz de aire entre la Terminal

de acceso fijo (CPE en el domicilio del cliente) y la Estación Base, se enfoca

principalmente en la interfaces de la Capa física “PHY” (Physical Layer) y la Capa

de control de Acceso Medio “MAC” (Medium Access Control Layer), es decir, las

dos primeras capas del modelo de referencia OSI.

802.16e: Aprobado en el 2005 para proporcionar “Acceso Inalámbrico Móvil de

Banda ancha”; contiene criterios de acceso inalámbricos a Banda ancha que permite

utilizar este sistema de comunicaciones inalámbricas con terminales en movimiento.

Una de sus principales características es permitir el uso de terminales o equipos

portátiles (Laptops, Palms, PPC) dentro de vehículos en movimiento. Tanto para

equipos móviles como para fijos pueden conectarse a la Red WiMAX de manera

simultánea, de tal manera que su capacidad de acceso es compatible con el estándar

802.16d. El estándar 802.16e trabaja abajo de los 6 GHz de la banda de frecuencias.

35

Especificaciones Técnicas En la tabla 2.1 se muestran las principales especificaciones técnicas de la tecnología

WiMAX con respecto a los estándares 802.16d y 802.16e:

Tabla 2. 1 Especificaciones técnicas de la tecnología WiMAX

Estándar Especificación 802.16d 802.16e

N° de Subportadoras

2048 (OFDMA) 128, 512, 1024, 2048

(0FDMA) Ancho de banda

en MHz 1.75-20 1.25-20

Banda de Frecuencia en

GHz 2- 11 ＜6

Movilidad Fijo o Nomádico (portable) Media o baja velocidad en

auto (＜120km/h) Modo Dúplex FDD ó TDD Rendimiento

actual en Mbps 38 (10MHz)

6-9 (baja velocidad en auto)

Modo de modulación

QPSK、16QAM、64QAM

Enrutamiento entre celdas (Handoff)

No soportada Soportada

QoS Soporte UGS, ErtPS, RtPS, NrtPS y BE Ahorro de

energía No soportado Espera y modo pasivo.

36

2.2 Foro Wimax

WiMAX es un estándar versátil que puede ser configurado en centenares de formas

diferentes, cada una siguiendo este al pie de la letra. Ciertos problemas podrían presentarse

cuando diferentes compañías quisieran usar equipos de fabricantes múltiples. Los

proveedores de servicios podrían no ser capaces de asegurar compatibilidad e

interoperabilidad del equipo. Una solución a este problema fue que los fabricantes y los

países proveedores de servicios crearon una organización para conducir el esfuerzo de

implementación para WiMAX en todo el mundo. Este organismo es el foro WiMAX, el

cual certifica la compatibilidad y la interoperabilidad de productos de acceso inalámbrico

de banda ancha “BWA”, usando el estándar IEEE 802.16. El Foro ha desarrollado varios

“perfiles” que definen capacidades y configuraciones específicas que los fabricantes de

equipos deben cumplir para obtener la certificación del mismo.

Objetivos Los objetivos del foro de WiMAX son: el promover y certificar la compatibilidad e

interoperabilidad de los productos de acceso inalámbrico de banda ancha (BWA) bajo los

estándares de la IEEE 802.16 así como del ETSI HiperMAN.

Funciones Está dedicado a investigaciones del acceso inalámbrico de banda ancha, análisis de

requerimientos, exploración de modelos de aplicación, la extensión del mercado y todas las

clases del negocio que promueven la interconexión de acceso inalámbrico en banda ancha

con el mercado.

37

2.3 Formas de trabajo de WiMax

Tipos de suscriptores WiMAX puede soportar tres tipos diferentes de suscriptores: Fijo, Nomáda y Móvil. Con la

aceptación del estándar 802.16e, puede soportar la movilidad completa.

La figura 2.1 muestra los diferentes tipos de suscriptor que WiMAX es capaz de soportar en

la misma Radiobase y con las mismas antenas.

Figura 2. 1 Tipos de Suscriptores soportados por WiMAX

Tipos de servicios Los servicios y las velocidades de datos están definidos por el proveedor de Servicios.

WiMAX es una tecnología basada en un estándar y lo que hace es proveer la habilidad para

ofrecer cualquier tipo de servicio sobre un área metropolitana. Típicamente estos servicios

incluyen voz sobre el protocolo de redes IP (VoIP), datos y flujo de video; además es capaz

de manejar un “Quad Play”, es decir un “Triple Play” en Movilidad, tal como se muestra en

la figura 2.2

38

Figura 2. 2 Tipos de Servicios

Escenarios Se han definido 5 escenarios diferentes para trabajar con WiMAX, mismos que se explican

en la tabla 2.2

Tabla 2. 2 Escenarios WiMAX

Fijo (16d/16e)

Nomádico (16e)

Portable (16e)

Movilidad Simple (16e)

Movilidad Completa

(16e)

Aplicación

Acceso

Empresarial

, Acceso

Residencial

outdoor de

alto nivel.

Acceso

Residencial

indoor y

terminales

de acceso

personal (no

soporta

handover).

Acceso

Residencial

outdoor y

terminales

de acceso

personal

(soporta

handover).

Terminal

de acceso

personal

móvil de

media

velocidad.

Terminal de acceso

personal móvil de

alta velocidad.

Terminal

Outdoor. Indoor,

PCMCIA.

CPE

individual,

PCMCIA,

Terminal

portable

CPE individual,

PCMCIA, Terminal

personal de mano,

Terminal de mano

incorporado.

Movilidad N/A. No

soportado.

< = 5Km/h. < =

60Km/h.

< = 120Km/h.

39

2.4 Calidades de Servicio “QoS”

Una Calidad de Servicio o “Quality of Service” son las tecnologías que garantizan la

transmisión de cierta cantidad de datos en un tiempo dado (throughput). Calidad de servicio

es la capacidad de dar un buen servicio.

Clases

WiMAX soporta 5 clases de Calidad de Servicio, en la tabla 2.3 se describen las

características principales de cada una de ellas:

Tabla 2. 3 Servicios de Acceso de Banda Ancha basados en QoS

Servicio Definición Aplicaciones Típicas

Servicios de Transferencia

no Solicitado “UGS”

(Unsolicited Grant

Service)

Secuencia de Datos en

Tiempo Real que abarca

paquetes de un tamaño fijo en

intervalos periódicos

Transporte T1/E1, VoIP sin

Supresión de Silencio,

Tráfico del tipo CBR

Servicio de Envío de

Datos en Tiempo Real

“ertPS” (Real-time Polling

Service)

Flujos en tiempo real del

servicio que generan una

clasificación variable de los

paquetes de datos en una base

periódica. Optimización de

UGS y rtPS

VoIP con Supresión de

Silencio

Servicio de Envío de

Datos en Tiempo Real

Extendido “rtPS”

(Extended Real-time

Polling Service)

Secuencias de datos en tiempo

real que abarcan los paquetes

de tamaño variable que se

generan en intervalos

periódicos

Grupo Experto de Video

“MPEG” (Moving Picture

Expert Group)

40

Servicio de Envío de

Datos en Tiempo no Real

Extendido “nrtPS” (Non-

real-time Polling Service)

Secuencias de datos que

tolerantes al retraso que

abarcan los paquetes variables

para los cuales se requiere una

tasa de datos mínima

Protocolo de Transferencia

de Archivos “FTP” con

rendimiento de procesa-

miento minimo garantizado

Mejor Esfuerzo “BE”

(Best Effort)

Las secuencias de datos para

las cuales no se requiere y por

lo tanto se pueden manejar

ningún porcentaje de

disponibilidad mínimo de

sobre una base de espacio

disponible

HTTP (Internet)

2.5 Aplicaciones de WiMAX

La tecnología de WiMAX ofrece las siguientes aplicaciones:

Conexión a Internet. Proyectos de interconexión entre ciudades.

Video en tiempo real.

Servicios de banda ancha e Interconexión de BS.

Interconexión LAN.

Aplicaciones IPTV.

Juegos interactivos entre múltiples personas.

Juntas por video y VoIP.

Descarga multimedia.

Navegación Web y Mensajeros instantáneos.

41

2.6 Técnicas de Transmisión

Transmisión por OFDMA El Acceso Múltiple por División de Frecuencia Ortogonal “OFDMA” (Orthogonal

Frequency Division Multiplexing Access) es una técnica de codificación digital usada por

WiMAX para transmitir grandes cantidades de datos al mismo tiempo logrando minimizar

los efectos de interferencia por multitrayectorias. Esta tecnología divide los datos en

subcanales múltiples transmitiendolos a todos los usuarios al mismo tiempo.

Funcionamiento OFDMA es una técnica basada en la Modulación Multiportadora (MCM) y en el Acceso

Multiple por División de Frecuencia (FDMA). La idea principal de MCM y FDMA es

dividir una señal de banda ancha en subportadoras paralelas sin que se traslapen, como se

muestra en la figura 2.3

Figura 2. 3 OFDMA

Sin embargo OFDMA permite el traslape de las Subportadoras sin afectar la información a

enviar, ya que la Subportadoras en OFDMA son matemáticamente ortogonales; de ésta

manera la información puede ser extraída individualmente sin importar el traslape entre las

subportadoras; logrando reducir la interferencia causada por portadoras vecinas y resultado

más eficiente el uso del espectro, en las figuras 2.4 y 2.5 se muestra la ventaja de

transponder las subportadoras en un sistema de transmisión OFDMA:

42

Figura 2. 4 OFDM/OFDMA.

Figura 2. 5 OFDMA

43

Características Las características principales de un sistema de transmisión basado en OFDMA son las

siguientes:

Permite que varias subportadoras sean asignadas a diferentes usuarios al mismo

tiempo.

El traslapar las subportadoras no representa pérdida de información.

En un sistema OFDMA, el receptor y el transmisor deben de estar sincronizados, es

decir, que ambos deben contar con la misma frecuencia de modulación y la misma

escala de tiempo para llevar a cabo la transmisión y poderla recuperar sin

confundirla con la de algún otro usuario.

Es más flexible en el método de almacenamiento de recursos. Puede hacer uso

completo del espectro.

Técnica AMC La Codificación y Modulación Adaptiva “AMC” (Adaptive Modulation and Coding), es

una técnica utilizada por WiMAX para maximizar el rendimiento del sistema y minimizar

errores en la transmisión de datos. La codificación y modulación adaptable le permite al

sistema ajustar el esquema de modulación y corrección de errores arriba o abajo,

dependiendo de las condiciones de RF experimentadas por el suscriptor.

Funcionamiento AMC permite a WiMAX dinámicamente adaptarse a condiciones cambiantes de RF,

ajustando la modulación en el mejor nivel posible, como se muestra en la figura 2.6

44

Figura 2. 6 Técnica AMC

La técnica de modulación adaptable usa cambios en la amplitud y la fase de la señal para

transmitir múltiples bits de datos. Conforme la calidad del canal de RF mejora, esta ajusta

la modulación y la corrección de errores para asegurar un mensaje libre de error. El

esquema de modulación cambia en Downlink y Uplink, como lo indica la figura 2.7

Figura 2. 7 AMC en Downlink y Uplink

45

Características Las características principales de un sistema de transmisión basado en AMC son las

siguientes:

WiMAX utiliza OFDMA, que es lo suficientemente robusto para minimizar el

efecto de interferencia co-canal y de rápido desvanecimiento.

AMC fue introducido para la codificación y modulación de diferentes usuarios del sistema en OFDMA basado en la condición del canal para proveer una adaptación del enlace robusto en ambientes móviles.

AMC es un reemplazo para el control de potencia para mejorar el desempeño del

sistema.

La medición del canal en 802.16 está basado en RSSI y CINR.

Técnica MIMO La técnica de Entradas Múltiples y Salidas Múltiples “MIMO” (Multiple Input and

Multiple Output) se usa para mejorar la eficiencia espectral y la capacidad del sistema, por

supuesto puede soportar mayor tasa en velocidad de datos, pero necesita mayor hardware

de Transmisión y mayor capacidad en el procesamiento de señales en banda base. MIMO

es una tecnología de radio comunicaciones que se refiere a enlaces de radio con múltiples

antenas en el lado del transmisor y del receptor. Debido a las múltiples antenas, la

dimensión espacial puede ser explotada para mejorar el desempeño del enlace inalámbrico,

haciendo la señal más fuerte, más confiable y transmisiones más rápidas.

Funcionamiento MIMO pone señales multitrayectoria a trabajar llevando y concentrando más información.

Cada una de estas señales son moduladas y transmitidas por una serie antenas al mismo

tiempo y en el mismo canal de frecuencia. El empleo de múltiples formas de onda

constituye un avanzado tipo de radio comunicación, el cual es el único medio para mejorar

los tres parámetros básicos del desempeño del enlace (cobertura, velocidad y calidad de la

señal).

46

Si se transmiten múltiples señales, conteniendo diferentes ráfagas con información, sobre el

mismo canal, se puede doblar o triplicar la eficiencia espectral. Más eficiencia espectral da

como resultado más velocidad de información, más cobertura, más usuarios, una mejor

calidad de la señal.

Características Las características principales de un sistema de transmisión basado en AMC son las

siguientes:

MIMO aprovecha fenómenos físicos como la propagación multitrayectoria para

incrementar la tasa de transmisión de datos y reducir la tasa de error.

MIMO aumenta la eficiencia espectral de un sistema de comunicación inalámbrica

por medio de la multiplexación espacial.

La figura 2.8 ilustra las características mencionadas:

Figura 2. 8 Técnica MIMO

47

Técnica AAS

El Sistema de Antenas Adaptivas/Avanzadas “AAS” (Adaptive/Advanced Antenna

System) provee ganancia adicional al minimizar los efectos de interferencia. Un Sistema de

Antenas Adaptables (AAS) permite que se transmitan señales superpuestas múltiples

usando un Acceso Múltiple de División Espacial (SDMA), que es una técnica que explota

las propiedades direccionales de las antenas. La modulación adaptable adapta la

modulación a las condiciones del enlace y ofrece la mejor densidad espectral para un

determinado SNR. AAS, permite una proporción máxima para combinar múltiples paths

(caminos) de recepción para maximizar SNR.

El direccionamiento del haz de señal cambia el patrón de radiación de la antena. Esto

mejora la intensidad de señal recibida permitiendo al suscriptor recibir una señal a tasas de

transferencia más altas en rendimiento, al tiempo que se minimizan errores recibidos.

Esta técnica mejora la flexibilidad y el coeficiente señal-radio pero no garantizan que la

transmisión no sea afectada por interferencias.

Funcionamiento El Sistema de Antenas Adaptivas/Avanzadas usa una técnica de formación de haz y de

dirección en la que se altera el ángulo, el path (camino) y el ancho del haz, es decir, cambia

por completo el patrón de radiación de la antena. Al enfocar el haz en un determinado

punto a través de la potencia y codificación RF, puede mejorarse la calidad de la señal;

permitiendo al suscriptor recibir una señal a tasas de transferencia más altas en rendimiento,

al mismo tiempo que se minimizan los errores recibidos, la figura 2.9 muestra la

deformación del patrón de radiación de un sistema AAS.

48

Figura 2. 9 Patrón de radiación de un sistema AAS

Características Las características principales de un sistema de transmisión basado en AAS son las

siguientes:

Restringe interferencia en las mismas celdas y celdas vecinas resultado del

transmisor mediante el envió de la señal en dirección fija.

Mejora aun la transmisión a la antena del MS en cierta dirección y reduce el envió

de potencia por la síntesis de la señal espacial.

Amplia la cobertura, reduce la cantidad de BS y mejora la eficiencia del espectro,

por lo tanto disminuyen las pérdidas.

Al anticipar la dirección de la señal, hay mayor ganancia de la antena dentro toda la

tabla de direcciones del arreglo de antenas, además de mejorar la tasa de recepción

de la S/N.

Forma un punto espacial cero en dirección de interferencia y restringe de forma

efectiva la señal fuerte de interferencia.

49

2.7 Red Genérica de WiMAX La flexibilidad de WiMAX permite tomar muchas configuraciones diferentes para proveer

de una red de datos de alta calidad.

La figura 2.10 representa una Red genérica de WiMAX.

Figura 2. 10 Red genérica de Wimax La tabla 2.4 describe brevemente la función principal de los elementos de una Red Genérica WiMAX.

50

Tabla 2. 4 Elementos de una red Genérica WiMAX Elemento de red Función

ASN (Access Service

Network)

Provee acceso a la capa de conectividad y QoS

entre los suscriptores y el AP.

CSN (Connectivity Service

Network)

Provee servicios de conectividad. Incluye

AAA, DHCP, Seguridad y ruteo al Home

Agent.

MS/CPE/MSS (CPE) Este es el dispositivo de acceso del Cliente.

IEEE 802.16e (Interfaz de

aire WiMAX)

Responsable de la capa de acceso PHY y MAC

sobre la Interfaz RF a la red.

AP (Punto de Acceso) Provee de acceso inalámbrico a la red.

IEEE refiere los AP’s como Base Stations (BS).

CAPC (Cellular Access Point

Controller)

Provee administración de seguridad y

movilidad

Las funcionalidades incluyen:

Seguridad/Distribución Local de llave

Controlador de Paging

Punto de Decisión de Política de QoS

MS/CPE control de acceso

Punto de Decisión de Handover

WiMAX EMS (Element

Management System)

Provee funciones de administración de red para

los AP’s y CAPCs.

Incluye:

Administración de Fallas.

Administración de Configuración.

Administración de Desempeño.

Administración de Seguridad.

NTP (Network Time

Protocol Server)

Usado para sincronizar el tiempo de

computadoras clientes o servidores.

DNS (Domain Name Service

Server)

Almacena y asocia nombres de dominio a

direcciones IP.

51

DHCP (Dinamic Host

Configuration Protocol

Server)

Provee a las redes de computadoras con

direcciones IP y otros parámetros de red.

AAA (Authentication,

Authorization and

Accounting Server)

Provee seguridad e información de Capacidad

al MSS/CPE.

FA (Foreign Agent)

Un ruteador que trabaja con el Home Agent

para enviar servicios de IP a suscriptores en su

red.

HA (Home Agent)

Un ruteador que asegura conectividad del

suscriptor a la red base independientemente de

su ubicación.

Switch Capa 2 (Foundry

Netlron XMR8000)

Un switch que conecta la salida Ethernet del

AP al ASN.

Ruteador Capa 3 (RedBack

SE800)

Un ruteador que enruta tráfico.

52

Capítulo 3: Hardware de la Red WiMAX Introducción En éste capítulo se describirá los componentes de una red genérica WiMAX. Es importante

recordar que con la flexibilidad de WiMAX, esta red puede tomar muchas configuraciones

diferentes y aún proveer de una red de datos de alta calidad.

3.1 Servidor AAA (Authentication, Authorization, Accounting)

Por sus siglas en ingles Autenticación, Autorización y Manejo de cuentas. Este servidor es

el que maneja la información relacionada con las cuentas del suscriptor.

La autentificación empieza después de que el CPE ha completado su proceso de entrada de

la red con el Punto de Acceso (AP). El CPE tiene un canal con DownLink y UpLink,

sincronización MAC y está en alcance. El proceso de autenticación consiste en el envío de

información (Usuario y Password) al CAPC y al AAA: 1. El AP le envia una solicitud de entrada a la red al CAPC que actúa como un

autenticador EAP (Protocolo de Autenticación Extensible).

2. El CAPC pide el identificador de Acceso de la Red (NAI) del SS que tiene el formato:

username@realm.com

3. Después el CAPC, actuando como un cliente del AAA, reenvía la solicitud EAP al

AAA base del SS (basado en el NAI).

4. El ST y el AAA entonces intercambian mensajes múltiples EA.

53

La aprobación o negación del EAP es pasado del AAA al CAPC, Dos clases de

autenticación toman lugar. La autenticación del CPE asegura que el dispositivo esta

registrado en la red, y también es útil para negar el acceso a CPEs robados. La

autenticación de usuario liga al usuario a una cuenta de cobro e identifica los servicios

subscritos.

La figura 3.1 muestra el proceso de autenticación

Figura 3. 1 Proceso de autenticación

Autorización La autorización provee información necesaria para el acceso a la sesión. A nivel del sistema

WiMAX, el operador crea Clases de Servicio que definen parámetros para:

1. Prioridad de tráfico.

2. Tasa máxima sostenida.

3. Tráfico máximo en Burst.

4. Tasa mínima reservada.

5. Jitter.

6. Latencia.

El servidor AAA sabe cuales servicios y redes el SS puede acceder. La política y control de

admisión es provista en base a los perfiles de los suscriptores. Los perfiles son usados para

autorizar flujos de servicio, los cuales están estrechamente relacionados con la calidad de

servicio (QoS). Si un usuario se subscribe a Voz sobre IP (VoIP) por ejemplo, ahí habrá un

flujo de servicio asociado y QoS.

54

Manejo de Cuentas El servidor AAA usa mensajes de manejo de cuentas la cual va generando una base de

datos de registro de cuentas que están accediendo a la red de datos, esto con el fin de que la

información sobre el tiempo de inicio-fin y el número de paquetes enviados y recibidos este

disponible para ser usada para el manejo de cuentas.

Se dispone de tres escenarios de manejo de cuentas para facturación:

En línea para aplicaciones prepagadas, para cuando los clientes compren paquetes

de datos y paguen por adelantado.

Fuera de línea para aplicaciones post pagadas, son facturadas después de que el

servicio es proporcionado.

Línea de acceso directo para la negativa de servicio, permiten a un proveedor

negarle el acceso a los clientes que ya no están autorizados para usar servicios de

paquetes de datos.

La figura 3.2 ejemplifica el manejo de cuentas

Figura 3. 2 Manejo de cuentas

55

3.2 Servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Por sus siglas en inglés Servidor Dinámico de Configuración de Protocolo. Los servidores

DHCP radican en la Red de Servicios de Acceso (ASN) y la Red de Servicios de

Conectividad (CSN). El objetivo de un servidor DHCP es asegurar que dos dispositivos

diferentes no tengan la misma dirección IP asignada.

La función del servidor DCHP es establecer conectividad en capa 3, mediante la asignación

de direcciones IP a los dispositivos de red.

Los clientes que se encuentran con un cliente DHCP pueden pedir una dirección IP al

servidor DHCP. El servidor DHCP asigna direcciones IP a través de 3 métodos

Asignación Manual (Estática). Las direcciones IP están contenidas en una tabla

donde el administrador del sistema las ha cotejado con las direcciones MAC´s

de los CPE´s (Equipo en Custodia del Cliente). El servidor sólo le asignará una

dirección IP a las direcciones MAC listadas en la tabla.

Asignación Automática (Estática). El administrador del sistema define en una

tabla un rango de direcciones IP. Un CPE solicita una dirección, el CPE recibe

del servidor una dirección IP en forma permanente (No cambiara con el tiempo).

Asignación Dinámica. Es igual que con la asignación automática estática,

excepto que con la asignación dinámica la dirección es poseída por el CPE por

un periodo controlado llamado arrendamiento (Cambia de dirección cada

determinado tiempo).

56

3.3 Punto de Acceso (AP) El punto de acceso Motorola es la conexión entre la interfaz de aire y la red de transporte.

Está hecho de una cabeza de radiofrecuencia (RF) y una Unidad-Base de Control (BCU).

La cabeza de RF provee acceso inalámbrico de banda ancha en 3.5 GHz del espectro.

Diferentes técnicas de diversidad de antenas con Multiple-Entrada y Multiple-Salida

(MIMO) mejoran la cobertura y proveen una señal con penetración más fuerte a interiores,

la fibra y los cables de energía eléctrica conectan la cabeza de RF con la BCU.

El punto de acceso Motorola es presentado en 3 diferentes plataformas:

Punto de Acceso con Diversidad (DAP), éste es utilizado por Axtel.

Punto de Acceso con Antenas Inteligentes (SAAP).

Punto de Acceso con Base en Tierra (GAP).

En la figura 3.3 se muestran los 3 tipos de plataformas.

Figura 3. 3 Plataformas del AP

57

3.4 CAPC (Carrier Access Point Controller) El CAPC es el responsable de la administración de funciones de seguridad y movilidad para

la red Wimax, está construido sobre una plataforma Avantellis y cumple con estandares

industriales, con una arquitectura de tipo de tarjetas que ofrece escalabilidad y desempeño.

La redundancia completa es provista por las tarjetas Controladoras del Sistema, cada CAPC

tiene capacidad para administrar hasta un millón de dispositivos del usuario y hasta mil

puntos de acceso.

Las funciones del CAPC son las siguientes:

La autenticación del suscriptor.

La autorización del suscriptor.

Distribución de llaves.

Idle paging controller (Servicio de movilidad cuando el CPE se encuentra en

standby).

Punto de decisión de movilidad.

Mantenimiento local.

3.5 Servidor DNS (Domain Name Service) Por sus siglas en inglés Servicio de Nombre de Dominios. La función de éste servidor es

convertir nombres de Dominio totalmente calificados a una dirección IP, como por ejemplo

www.google.com a su dirección IP 74.125.93.99; un nombre de dominio está compuesto

por dos o más partes separadas por puntos como el dominio motorola.com, donde la parte

de la extrema derecha contiene la parte del dominio más alto, mientras que las demás

partes de la izquierda son subdominios.

La figura 3.4 muestra la función de un servidor DNS

58

Figura 3. 4 Conversión de nombre de dominios a su dirección IP

3.6 Servidor NTP (Network Time Protocol) Por sus siglas en inglés Protocolo de Tiempo de la Red. Éste servidor toma una referencia

de tiempo de una fuente muy precisa como los satélites a través del sistema GPS para

distribuirla a la red de computadoras.

El NTP se encarga de garantizar la sincronía de los equipos de toda la red y sobre todo de

los servicios de tiempo real.

3.7 Servidores de VoIP Las redes WiMAX proporcionan servicios de telefonía utilizando Voz sobre el Protocolo IP

(VoIP).

El protocolo de administración de llamadas para la Voz más utilizado en la actualidad es el

Protocolo de Iniciación de Sesión (SIP); el cual está basado en texto que utiliza

interacciones parecidas a HTTP o SMTP para que dos sistemas se puedan comunicar.

59

Este servidor procesa las llamadas salientes y/o entrantes a la red, mandando ordenes de dar

tono de invitación a marcar, tono de ocupado, etc. La figura 3.5 muestra la interacción del

servidor de VoIP en la red de WiMAX.

Figura 3. 5 Servicio de Voz sobre IP en la red de WiMAX

3.8 Switch Ethernet Capa 2 En la red WiMAX, la salida de Ethernet de los puntos de acceso está conectada a un equipo

Foundry Netlron MXR 8000 que es un switch de agregación capa 2. Estos dispositivos

soportan las portadoras de transporte de capa 2 de la red de switching, el control de tráfico

entre los APs y otros elementos de la Red de Servicio de Acceso (ASN).

Este Switch funge como concentrador de todos los flujos provenientes de los AP, quien a su

vez está enviando los flujos de información provenientes de los CPEs, esto lo ejecuta a

nivel MAC formando una base de datos con dicha información.

Cada flujo de información es asociado a una VLAN, el switch toma la decisión sobre cual

puerto utilizará para enviar la información; utilizando sus tablas MACs para ubicar la MAC

destino donde se dirige el flujo.

60

El sistema soporta etiquetado por VLAN como está definido por el estándar IEEE802.1Q;

donde los paquetes de VLAN etiquetados especifican los bits de prioridad para darles

tratamiento a los flujos de información mediante la asignación de calidades de servicio.

El campo de prioridad del usuario debe ser ajustado a un valor para que en el backhaul (red

de retorno) todos los frames (unidad de transmisión de datos digital) reciban el trato de QoS

correcto.

La tabla 3.1 indica algunos ejemplos de prioridades dependiendo de la clase de servicio.

Tabla 3. 1 Asignación de QoS para clases de servicio

Clase de servicio AAA QoS

Rule index Prioridad Descripción-Aplicación

VoIP_1 1 5 Alta prioridad Voz bearer (UL &DL)

VoIP_Signalling 2 4 SIP y otra señalización (UL &DL)

Low_VoIP 3 3 Baja Prioridad Voz Bearer (UL &DL)

High_Data_UL 4 2 Alta Prioridad Servicio de Datos

Med_Data_UL 5 1 Media Prioridad Servicio de Datos

Data_UL 6 0 Mejor Esfuerzo Servicio de Datos

3.9 Ruteador capa 3 En la red de WiMAX se utiliza un ruteador RedBack SE1200 que se encarga de encaminar

el tráfico portador entre el ASN y otras redes proporcionando conectividad y/o los servicios

a los suscriptores WiMAX.

Todo el tráfico portador dentro de la Red de Capa 2 es enviado a través del ruteador. Este

ruteador forma el Gateway entre el ASN de la red conmutada de capa 2 y la red de capa 3 o

redes donde los suscriptores obtienen servicios y operan aplicaciones. El CAPC está

61

conectado al ruteador para manejo y control de tráfico. El control de tráfico está

esencialmente proporcionando señalización de tráfico entre el AP y CAPC.

El ruteador mapeará los bits de prioridad del usuario a bits de QoS de la capa 3 antes de

reenviar los paquetes a otros NEs dentro del ASN/CSN. Los diferentes requerimientos de

QoS de servicios en la red WiMAX son satisfechos asignándole valores diferenciados de

servicios a los paquetes.

En WiMAX, para asegurar soporte a ambas redes Backhaul en capa 2 y 3, el mapeo de

marcas DSCP será soportado por paquetes de UpLink provenientes del AP. El mapeo de

marcas para DownLink es también soportado para la flexibilidad adicional pero se espera

sea configurado para ser transferible en la mayoría de las implementaciones.

La tabla 3.2 indica algunos ejemplos de prioridades dependiendo de la clase de servicio.

Tabla 3. 2 Clases de Servicio

Clase de servicio QoS DSCP

Mapa Descripción-Aplicación

VoIP_1 46 Alta prioridad Voz Bearer (UL&DL)

VoIP_Signalling 26 SIP y otras señalizaciones (UL&DL)

High_Data_UL 18 Alta Prioridad Servicio de Datos

3.10 Media Gateway El objetivo de una red de WiMAX es enviar paquetes de datos entre Estaciones de

Suscriptores (SS) y las aplicaciones. Estos paquetes de datos pueden contener voz, tráfico

de datos o video. Un Media Gateway es un dispositivo que convierte datos de un formato a

otro. Los Media Gateway convierten el formato de IP de la red de WiMAX a los formatos

requeridos por la red de aplicación.

62

Para aplicaciones de voz, el Media Gateway es responsable de convertir el Protocolo de

Transferencia en tiempo Real (RTP) de la red de IP al protocolo de Multiplexación por

División de Tiempo (TDM) de la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN), es decir, se

encarga de la conversión de una red basada en paquetes a una red basada en circuitos.

Las aplicaciones de datos y video también hacen uso de los Media Gateways para

conversión de protocolos. En el caso de video la conversión será de streaming media a IP.

La conversión de datos puede ser de IP a ATM.

3.11 Ingreso a la Red

Llamado en inglés Network Entry, es el proceso en el cual el CPE de WiMAX deberá

cumplir con una serie para poder adquirir la configuración y conectividad hacia la nube de

datos o a Internet.

Después de completarse exitosamente el Network Entry, el CPE bajara su archivo de

configuración con extensión IPK, el cual contiene la configuración de un cliente en

específico, tal como su nombre de usuario, contraseña, líneas telefónicas, velocidades de

Internet, etc.

La figura 3.6 muestra los elementos necesarios para tener un ingreso a la red de manera

éxitosa.

63

Figura 3. 6 Registro completo del CPE.

Proceso de ingreso a la red Para que el CPE quede registrado en la red, es necesario que cumpla con el siguiente

proceso:

1. Scan Downlink Channel: El CPE busca señal para operar.

2. Initial Ranging: Negocia y define potencia entre el CPE y la DAP.

3. Exchanging Capabilities: Negocia el nivel de modulación codificación y dúplex.

4. Authentication: Autentifica con el servidor AAA.

5. Registration: El CPE se registra en el AP y el AAA.

6. IP Connectivity: El DHCP server asigna una dirección IP al CPE.

7. Create Connnection: Se definen los flujos de servicio ( service flow) y termina la

conexión.

La figura3.7 ilustra la forma de entrar a la red.

64

Figura 3. 7 Flujo de entrada a la red de WiMAX

65

Capítulo 4: Equipos de Clientes (CPE) En éste capítulo se describirán los diferentes tipos de Equipos de Clientes “CPE”

(Customer Premises Equipment), usados para ampliar la cobertura de banda ancha crítico y

mejorar el servicio a los usuarios finales tanto en las zonas urbanas con alta densidad de

población, así como en las regiones remotas.

4.1 Modelo CPEi 300

El modelo CPEi 300 de escritorio ofrece una solución para WiMAX para la entrega rápida

y segura para una conexión de Internet inalámbrico de alta velocidad. Además de permitir a

los abonados la capacidad de tener servicio de Voz sobre IP (VoIP) a través de 2 puertos

RJ11 para teléfonos analógicos. La figura 4.1 muestra este CPE:

Figura 4. 1 CPEi 300

66

Las principales características de este modelo de CPE son:

Fácil instalación mediante la funcionalidad plug and play.

Capacidad de trabajar con sus 4 antenas internas para tener diversidad o trabajar

solo con una antena para hacer la orientación directiva.

Capacidad de administración remota.

Características del panel frontal Cuenta con indicadores en la parte frontal que indican la fuerza de la señal así como

diferentes características que se muestran en la la figura 4.2

Figura 4. 2 Indicadores y características del panel frontal

Panel posterior En la parte posterior cuenta con los puertos de conexión, mismos que se muestran en la

figura número 4.3

67

Ant. Exterior Phone 1 Datos Power Reset Phone 2

Figura 4. 3 Indicadores y características del panel posterior

4.2 Modelo CPE o400

El modelo CPE o400 de Motorola para exteriores ofrece a los usuarios finales un

desempeño superior sobre los modelos de CPE para interiores, debido a que la recepción de

Wimax no se ve afectada por el concreto o paredes de ladrillo, tampoco se ve afectada por

el bloqueo de las señales de Radio Frecuencia por el vidrio y las estructuras de acero de las

construcciones. Una ventaja de estos modelos de CPE es que la antena se encuentra al aire

libre, por lo que son direccionales y se puede apuntar directamente a la radio base sin tener

pérdidas de señal por no tener obstáculos. La figura 4.4 muestra este tipo de CPE:

68

Figura 4. 4 CPE o400

Sus características generales son:

Equipo direccional externo.

Temperatura de Operación de -40 °C a 55 °C (-40 °F a 131 °F).

Única interfaz para cable PoE (Power Over Ethernet) UTP exterior conector RJ45.

El cable de datos a utilizarse deberá de ser categoría “5E” exteriores y la norma es de

acuerdo al estándar TIA/EIA-568-B, la cual nos indica que se podrá instalar hasta 90 m Se

recomienda instalar el CPE o400 como primera opción en pared y como segunda opción en

mástil de 1 metro como máximo pegado en la cornisa de la casa, siempre evitando dejar

libre la parte trasera del lóbulo de radiación del CPE y dirigido hacia la radio base como lo

muestra la figura 4.5

Figura 4. 5 Instalación del CPE o400

69

4.3 Modelo CPEi 600 Para uso interno, las ventajas más significativas de este modelo de CPE son:

Funcionalidad Plug and Play.

Dos antenas con tecnología de diversidad para gran capacidad en interiores.

Capacidad de administración remota.

Seguridad robusta.

La figura número 4.6 muestra este modelo de CPE:

Series Figura 4. 6 CPEi 600

Las principales características del CPEi 600 de WiMAX son:

Autenticación a la red de WiMAX.

Servicio DHCP para WAN

Servicio DHCP para LAN.

Voice over IP (VoIP).

Diseñado para colocarse en interiores.

70

Características del panel Frontal Cuenta con indicadores en la parte frontal que indican la fuerza de la señal así como

diferentes características que se muestran en la figura número 4.7

Figura 4. 7 Indicadores del panel frontal

Donde:

WiMAX status: indica si el dispositivo tiene o no conexión a la red de WiMAX.

Puertos LAN, del 1 al 4: indican si se encuentra o no conectado un dispositivo

LAN, como una PC, Lap Top, Siwtch, Router, etc.

Puertos Telefónicos 1 y 2: indican si se encuentra habilitado el servicio de voz para

cada puerto.

Signal Strenght: indica la fuerza de señal recibida al dispositivo desde una radio

base.

Panel inferior En la parte inferior del CPE se encuentran los puertos de conexión, como se muestra en la

figura número 4.8

71

Figura 4. 8 Conexión de puertos del CPE

Donde:

Ethernet: Switch de 4 puertos Ethernet 10/100 Mbps

Telephone: 2 puertos para teléfonos analógicos

AC Power: Alimentación eléctrica con eliminador de 110 VCA – 18 VCD.

4.4 Modelo CPEi 750

La unidad de escritorio CPEi 750 de Motorola con módem de banda ancha inalámbrica

conforme al estándar WiMAX 802.16e y de segunda generación, proporciona conexiones

de banda ancha fijas e inalámbricas a fin de brindar soporte a aplicaciones ricas en medios

que requieren gran ancho de banda.

La figura número 4.9 muestra este modelo de CPE:

72

Figura 4. 9 CPEi 750

Las ventajas más significativas de este modelo de CPE son:

Funcionalidad Plug and Play.

Fiabilidad

Alto desempeño

Control y Seguridad.

Gracias a su verdadera funcionalidad “plug and play”, los operadores pueden acelerar su

puesta en servicio y reducir los costos operativos asociados con la instalación. Los usuarios

pueden estar en línea apenas unos minutos después de haber retirado el CPE de su caja. La

red WiMAX detecta automáticamente el dispositivo del suscriptor de Motorola apenas se

enciende y realiza los procesos de autenticación necesarios.

La nueva tarjeta para PC PCCw 200 de Motorola puede soportar frecuencias tanto de

2.5GHz como de 3.5GHz en una tarjeta, lo que da a los usuarios funcionalidad de roaming

a nivel mundial.

73

Una interfaz gráfica de fácil uso y elegante permite a los usuarios finales autodiagnosticar

sus conexiones y personalizar sus servicios, soporta administración remota y monitoreo

desde cualquier dispositivo de red o desde un sistema de admnisitración centralizada,

además provee de seguridad avanzada y autenticación de protocolos que protegen el

usuario final de amenazas externas.

Como principales características tenemos las siguientes:

Compatibilidad para 802.16E WAVE 2

Diseño Stylish slim

Plug & play al encendido

Orientación libre o directiva

Interface del usuario intuitiva

2 puertos para VOIP y 1 para datos

Integra antenas de alta ganancia

Intercambio de antena

Manejo de múltiples frecuencias (3.5GHZ / 2.5GHZ) band & multiple channel ancho de

banda (5MHZ / 7MHZ / 10MHZ)

Actualización por aire (OTA)

74

Capítulo 5: Configuración y Puesta en Marcha En éste capítulo se describirán las diferentes actividades que se tienen que realizar para

instalar y dejar operando un Equipo de Clientes CPE i300 de Motorola de la Tecnología

WiMAX.

5.1 Configuración de Pocket PC

Para realizar la activación de un CPE de WiMAX es necesaria la configuración de un

punto de acceso inalámbrico que, junto con la Pocket PC dé el comisionamiento y la

implementación de una solución para poder validar parámetros de instalación y demostrar

el servicio de navegación web de WiMAX.

Diagrama de funcionamiento El punto de acceso inalámbrico previamente configurado, se conecta al puerto Ethernet del

CPE, se alimenta conectándolo al suministro de AC y entonces está disponible para aceptar

conexiones de cualquier Pocket PC (se toma como ejemplo la PPC marca Symbol), tal

como se muestra en la figura 5.1

75

Figura 5. 1 Conexión de una PPC para activar CPE de WiMAX

Procedimiento para configurar la PPC a un Access Point Para la configuración de la Pocket PC Symbol es necesario configurar previamente la

configuración regional, empezaremos por ubicar el ícono de tarjeta de red inalámbrica que

se encuentra en la parte inferior derecha del escritorio, vea figura 5.2

76

Figura 5. 2 Ubicación del icono de la tarjeta de red

Después seleccionar la opción de Find WLANs la cual nos ayudará a seleccionar la

Wíreless que requerimos, vea figura 5.3

Figura 5. 3 Menú para buscar redes inalámbricas

77

Por último dar click en conectar para establecer comunicación con el Access Point, vea la

figura 5.4

Figura 5. 4 Conexión al Access Point

5.2 Inspección de Sitio (Site Survey) Es el análisis del lugar donde se desea instalar el equipo al cliente para poder ofrecer el

servicio con calidad, siguiendo los procesos de instalación y cuidando la integridad del

equipo.

La inspección de sitio nos dice dónde puede ser instalado o no el CPE i300 en sus

diferentes escenarios en el siguiente orden:

CPE interior.

CPE + gabinete exterior

CPE interior + antena exterior

CPE + gabinete exterior + antena exterior

Los resultados de la inspección en sitio son analizados mediante la Pocket PC utilizando un

software identificado como Terminal de Mantenimiento WiMAX “WMT” (WiMAX

78

Maintenance Terminal), estas pruebas deberán durar mínimo 5 minutos en cada punto para

validar la estabilidad de la señal. Si la inspección falla se debe buscar otra locación dentro

del domicilio y si aún los resultados son negativos se deberán realizar pruebas en el exterior

del mismo domicilio preferentemente en la azotea y dictaminar el tipo de instalación a

realizar.

La figura 5.5 muestra los seis pasos a seguir a fin de realizar una inspección de sitio

satisfactoria:

Figura 5. 5 CPEi 300

Monitoreo del status de la conexión WiMAX

La información referente al enlace con la radio base se obtiene al presionar el botón

“Refresh”. El valor para cada variable corresponde al que aparece en la pantalla de status en

la aplicación de la Pocket PC (PPC).

79

La figura 5.6 muestra las variables que se pueden visualizar en la aplicación de la PPC

Figura 5. 6 Variables para el modelo CPE i300

Las pruebas de inspección son exitosas únicamente cuando los valores del indicador CINR

y RSSI están dentro de los rangos indicados en la tabla 5.1

Tabla 5. 1 Rango de valores recomendados para un adecuado servicio

Peores Mejores

WiMAX RSSI - 85 dBm - 40 dBm

WiMAX CINR 15 dBm 30 dBm

Nota Importante: Deben de tenerse al menos los valores antes mencionados, si no se

cumplen los mínimos requeridos en ambos indicadores, la instalación no procederá bajo

ningún motivo. Una vez seleccionado el lugar a instalar el CPE se procede con el

comisionamiento del equipo.

80

5.3 Instalación Indoor de CPE i300 de Motorola Cableados en CPE El cableado del equipo CPE está dividido en: Ethernet (datos), línea telefónica (voz) y

alimentación de energía. En la siguiente figura 5.7 se muestran el origen y destino de todas

las conexiones anteriormente mencionadas. Si se requiere de realizar extensiones

telefónicas se deberá de instalar una Roseta Telefonica conectada al puerto de CPE para

protección del equipo y a su vez como punto de demarcación.

Figura 5. 7 Diagrama esquemático conexión CPE

Pasos para el cableado de alimentación en CPE El cableado de alimentación es del equipo CPE al UPS de 110 VCA a través de un cable de

2 metros.

1. Verificar que la caja de contactos del UPS de donde se va alimentar el CPE se

encuentre a no más de 2 metros de distancia del equipo.

81

2. Conectar la punta del cable de alimentación con conector “versátil” del eliminador al

equipo CPE y tender el cable con el eliminador hasta la caja de contactos del UPS y

conectarlo.Ver figura 5.8

Figura 5. 8 Conexión de cable de alimentación en CPE. Pasos para el cableado Ethernet en CPE 1. Verificar la ruta por donde se va a tender el cable UTP color azul, esta puede ser a

través de ductería o por otra trayectoria interior o exterior.

2. Conectar uno de los extremos del cable UTP color azul insertando el conector RJ-45 al

plug de entrada del equipo CPE. Ver figura 5.9

Figura 5. 9 Conexión de cable UTP color azul en CPE para servicios Ethernet.

82

3. Conectar el otro extremo del cable UTP insertando el segundo conector al plug de

entrada para conector RJ-45 de la computadora. Ver figura 5.10

Figura 5. 10 Conexión de cable UTP color azul en CPE para computadora. Cableado de línea telefónica en CPE El cableado de línea telefónica se lleva a cabo a través de un cable UTP categoría 5 color

gris con conectores RJ-11 en sus dos extremos entre el equipo CPE y un aparato telefónico

convencional que deberá de contar con su cable de fabrica en el caso en que la distancia

entre el equipo CPE y el aparato telefónico exceda la distancia del cable del aparato

telefónico se deberán de hacer extensiones de manera manual en el lugar del cliente, los

cables de esta forma se realizan a la medida de las necesidades de la instalación. Donde la

distancia máxima no deberá de exceder a 150 m , se validará que este bien polarizado

utilizando el micro teléfono probador.

Pasos para el cableado de línea telefónica en CPE 1. Verificar la ruta por donde se va a tender el cable UTP para voz, esta puede ser a través

de ductería o por otra trayectoria interior o exterior.

2. Conectar uno de los extremos del cable UTP para voz insertando un conector en el plug

de entrada para conector RJ-11 del equipo CPE. Ver figura 5.11

83

Figura 5. 11 Conexión de cable UTP color gris en CPE para línea telefónica

3. Conectar el otro extremo del cable insertando el segundo conector en plug de entrada

para conector RJ-11 del aparato telefónico convencional. Ver figuras 5.12 y 5.13

Figura 5. 12 Conexión de línea en aparato telefónico.

Figura 5. 13 Conexión de línea telefónica entre CPE y teléfono convencional.

84

Lineamientos y requerimientos para instalación Indoor CPE i300 Para instalar el CPE correctamente en una pared ya sea verdadera o muro falso es necesario

cumplir con los siguientes requerimientos:

1. Para poder definir el lugar donde se instalará el CPE, se debe de realizar un survey

(inspección) completo por todo el domicilio utilizando la herramienta de software de

validación de calidad en niveles de RF y ruido con la Pocket PC.

2. Se requiere de perforaciones para guiar y pasar los cables desde el CPE ubicado en el

interior del domicilio hasta la ubicación correcta de los equipos de cómputo y voz en la

casa habitación.

3. Se deben dejar 6 cm de espacio como mínimo entre la pared y el equipo debido a que el

equipo disipa calor y si este no cuenta con una ventilación adecuada corre el riesgo de

Sobrecalentarse esto se logra con el herraje de fijación del CPE i300.

4. Respetar que los cables tengan una curvatura mínima de 45° ó 6 cm de radio para su

conexión con el equipo evitando forzar los conectores.

5. Si el equipo va a ser instalado en una pared donde exista una ventana deberá de cuidarse

que esta no pueda abrirse o presente filtraciones.

6. Una caja de contactos para conectar el UPS con corriente a 110 VCA a no más de dos

metros debido a que el cable de alimentación que viene incluido con el eliminador tiene

esta longitud.

7. La instalación del CPE NO debe estar cerca de ninguna tuberías de agua, gas o

eléctricos, así como químicos y aparatos de microondas, tampoco debe instalarse en un

lugar que tenga problemas de filtración, humedad o entrada de agua de lluvia. Por esta

razón es importante instalar el CPE a una altura de 54 cms sobre el nivel de la placa o

suelo.

85

En la figura 5.14 se muestran algunos ejemplos de criterios para la instalación del CPE en

interiores.

Figura 5. 14 Criterios de ubicación de instalación CPE Indoor.

86

5.4 Configuración de un equipo CPE i300 Esta actividad se lleva a cabo una vez que se ha colocado y fijado físicamente el CPE, así

como también el despachador ha confirmado la activación exitosa del CPE en el servidor

AAA de forma automática (sistema OMS) o manual.

La figura 5.15 muestra las diferentes actividades que se tienen que realizar para configurar

un equipo CPE i300

Figura 5. 15 Etapas de configuración para un equipo CPE i300

87

5.5 Instalación del CPE i300 en exteriores

A continuación se describirá la forma de instalar únicamente el CPE i300 de Motorola en

gabinete exterior (solo para casos en donde no exista cobertura indoor dentro del domicilio

del cliente) con lineamientos y estándares de Axtel, el cual será usado para todas las

instalaciones de este tipo a nivel nacional en las ciudades con presencia de Axtel.

Consideraciones de instalación Existen casos especiales en donde la cobertura de la tecnología WiMAX se ve

obstaculizada y no alcanza a cubrir con efectividad ciertas áreas del mapa de cobertura

original, dándonos como resultado en las pruebas del survey en el interior del domicilio

lecturas de RSSI y/o CINR fuera de parámetros aceptables, en las cuales no se puede

garantizar el correcto funcionamiento del equipo o que afectan la estabilidad de la red

AXTEL. Para este tipo de casos se desarrolló una solución que consta de implementar un

gabinete exterior en el cual deberá ser colocado el CPE i300. Con esto se pretende

recuperar las pérdidas originadas por la degradación de la señal de RF al pasar por muros,

etc. Este gabinete esta complementado con un reflector metálico el cual tiene como

propósito disminuir el ruido/interferencia de otras radio bases vecinas de la red AXTEL que

no sean las asignadas en la orden de servicio, así como mejorar la ganancia en señal y

CINR del CPE cuando este se oriente hacia la radio base asignada.

En la figura 5.16 se muestra la instalación en exteriores y su orientación hacia la radio base

con mayor calidad en la señal.

88

Figura 5. 16 Instalación del CPE i300 en exteriores

Es de suma importancia que el lugar donde se instale el gabinete exterior sea en pared con

un sujetador compacto y como segunda opción en un mástil de 1 m como altura máxima y

pegado al muro o cornisa para evitar dejar libre la parte trasera del gabinete y capte

radiaciones de otras radio base (protección 180°). La ubicación del gabinete deberá de

colocarse siempre con dirección a la radio base asignada en la orden de servicio y en base

al ángulo obtenido por el GPS y la brújula.

Lineamientos y requerimientos para instalación en Gabinete Exterior. Para instalar el kit de gabinete exterior del CPE i300 correctamente es necesario cumplir

con los siguientes requerimientos:

1. Solo se deberá de instalar el kit del gabinete exterior, cuando NO se obtengan los

umbrales mínimos recomendados en el estándar de la herramienta de medición de

calidad de señal para la pocket pc, y existan obstáculos cercanos que no permitan tener

un buen nivel de señal.

89

2. Se deberá de instalar el gabinete exterior con cable UTP Ethernet (voz y datos) para

exteriores, Cable UTP de voz así como cable de alimentación eléctrica para exterior

(cable uso rudo), con un juego de clavija y receptáculo no polarizado además de un

conector supresor de picos.

3. Es necesario que antes de hacer perforaciones se realicen pruebas con el CPE sin

instalar para así determinar el mejor lugar de recepción de señal.

4. Al instalar el gabinete se utilizará un mástil de 1 m como máximo, usando 2 herrajes

tipo “M”. NO están permitidas las instalaciones con el uso de mástiles de 1.5 m, 2 m, 3

m, 3 m ranurado y sus combinaciones, además de evitar en lo posible los rayos directos

del sol al gabinete.

5. La restricción de altura en el punto anterior se debe a que un CPE colocado en un lugar

de mayor altura puede “escuchar” y “comunicarse” no solo a la radio base asignada,

también puede tener contacto con muchas otras radio bases de la red a mayor distancia

e incluso “registrarse” en ellas de manera independiente con un nivel mucho mas bajo

de CINR del estipulado. Esto afecta proporcional y directamente la calidad de la voz así

como a la tasa de transferencia de datos, y por ende es percibido directamente por el

cliente como una mala calidad de servicio, incrementando el número de quejas o tickets

de reparación, generando una imagen negativa sobre el servicio proporcionado por

AXTEL.

6. Dado a lo anterior se deberá siempre de instalar en base a los niveles de RSSI & CINR,

buscando siempre la ubicación que aproveche los mayores obstáculos posibles con el

fin de proteger a la instalación de otras radio bases que no estén asignadas en la orden

de servicio.

90

5.6 Antena de alta ganancia Es usada como complemento para el CPEi300 en los casos en que no se tengan los

parámetros de señal adecuados para dejar un servicio estable. Es de fabricación china marca

Landkom de 18 dB de ganancia y un ángulo de apertura 17°, la figura número muestra al

patrón de radiación de esta antena.

Figura 5. 17 Patrón de radiación de antena Landkom

91

Montaje de la antena La figura muestra el montaje de la antena Landkom en un polo

Figura 5. 18 Fijación de la antena en un mástil o polo

92

Conclusiones

Hace apenas 5 años se hablaba de WiMAX como un sueño que no se sabía hasta donde

llegaría. Hoy en día es una realidad y gran promesa para el mundo de las

telecomunicaciones ya que más de 260 operadores la están desarrollando en más de 65

países a lo largo del mundo.

WiMAX es una tecnología innovadora en el sentido de su gran alcance inalámbrico que

logra diversas ventajas como son el acceso a Internet en zonas suburbanas y rurales, así

como movilidad que será muy atractiva para ciertos sectores de la población.

Esta tecnología en México no pretende disminuir los costos de los servicios de acceso

tradicionales como el ADSL o la línea telefónica, pero si tiene la visión de mejorarlos al

tener un ambiente inalámbrico que facilite la vida de usuario final.

Uno de los principales retos de WiMAX es cumplir la necesidad de mantener a los usuarios

siempre conectados con grandes anchos de banda y con excelentes QoS; apoyándose de la

siguiente revolución de las telecomunicaciones, es decir, la convergencia “Fijo – Móvil”;

sin pretender desaparecer el 3G que actualmente brinda servicios semejantes, sino más bien

ser la evolución de la misma y coexistir en el mercado.

Sin lugar a dudas la implementación de una red de voz y datos a través de WiMAX está

dando los resultados deseados al facilitar la instalación desde las radiobases hasta los

93

equipos terminales para el usuario final, disminuyendo los costos de infraestructura para la

empresa prestadora de servicio, comparados con tecnologías anteriores inalámbricas.

De manera general se concluye que esta tecnología inalámbrica estandarizada ofrece como

una de sus aplicaciones el acceso a Internet con gran cobertura (a nivel metropolitano), la

cual entra al mercado como una nueva opción para el acceso de banda ancha a gran

velocidad, por lo que se considera un fuerte competidor para compañías de cable y

proveedores de ADSL; debido a que puede transportar tráfico DSL y de cable a bajo costo,

en un ambiente móvil.

Un punto esencial para el éxito de WiMAX móvil, es que es una tecnología capaz de

entregar una variedad de servicios móviles de banda ancha en tiempo real como juego

interactivo, VoIP y aplicaciones en tiempo no real como navegador Web y transferencia

simple de archivos.

Aunque se han mencionado todas las virtudes de esta tecnología cabe resaltar que para

explotarla al máximo, debe demostrar ser mejor que las actuales tecnologías como por

ejemplo en ambientes móviles, competir con la tecnología 3G de telefonía celular que se

encuentra ya establecida a través de UTMS y que cuenta con millones de usuarios a nivel

mundial con una gran diversidad de equipos para su operación que cuentan con el apoyo de

muchas compañías que siguen impulsándola.

94

Bibliografía Forouzan, Behrouz A.

Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones

Editorial Mc Graw Hill, segunda edición, Madrid, España, 2002. Páginas 849.

Loutfi Nuaymi

WiMAX Broadband Wireless Access Technology

Editorial Wiley, segunda edición, Chippenham, Inglaterra, 2007. Páginas 283.

Jeffrey G. Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed

Fundamentals of WiMAX

Editorial Prentice Hall, primera edición, Massachusetts, EUA, 2007. Páginas 439.

Manual de Instalaciones Axtel, S.A. de C.V.

Impreso en febrero 2008, Monterrey, México. Páginas 120.

Páginas de Internet

http://www.motorola.com/mot/doc/6/6988_MotDoc.pdf

Consultada en noviembre 2 de 2009.

http://www.cnnexpansion.com/negocios/2007/5/16/axtel-usa-wimax-para-competirle-a-

telmex

Consultada en noviembre 5 de 2009.

95

Glosario AAA (Authentication, Authorization and Accounting) Autentificación,

Autorización y Manejo de cuentas.

AAS (Adaptive/Advanced Antenna System) Sistema de Antena Avanzado

Adaptivo.

ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line) Línea de Suscripción Digital

Asimétrica.

AMC (Adaptive Modulation and Coding) Codificación y Modulación Adaptivo.

AP (Access Point) Punto de Acceso.

ASN (Access Service Network) Red de Servicios de Acceso.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) Modo de Transferencia Asíncrona.

BE (Best Effort) Mejor Esfuerzo.

BS (Base Station) Estación Base.

BWA (Broadband Wireless Access) Acceso Inalámbrico de Banda Ancha.

CAPC (Carrier Access Point Controller) Controlador de Punto de Acceso de

Transporte.

CDMA (Code Division Multiple Access) Acceso Múltiple por División de Código.

CINR (Carrier to Interference Noise Ratio) Relación de Interferencia más Ruido a

la Portadora.

CPE (Customer Premises Equipment) Equipo en Premisa del Cliente.

CSN (Connectivity Service Network) Red de Servicios de Conectividad.

DAP (Diversity Access Point) Punto de Acceso con Diversidad.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Servidor Dinámico de

Configuración de Protocolo.

96

DL (Downlink) Enlace de Bajada.

DNS (Domain Name System) Sistema de Nombres de Dominio.

EAP (Extensible Authentication Protocol) Protocolo de Autenticación

Extensible.

EIA/TIA (Electronics Industry Association/Telecommunications Industry Association)

Asociación de la Industria de la Electrónica/Asociación de la Industria de las

Telecomunicaciones,

ERTPS (Extended Real-time Polling Service) Servicio Extendido de Poleo en

Tiempo Real.

ETSI (European Telecommunications Standards Institute) Instituto Europeo de

Estándares de Telecomunicaciones.

EUI (External User Interface) Interface de Usuario Externo.

FA (Foreign Agent) Agente Foráneo.

FDD (Frecuency División Duplex) Duplexación por División de Frecuencia.

FDMA (Frecuency Division Multiple Access) Acceso Múltiple por División de

Frecuencia.

FTP (File Transfer Protocol) Protocolo de Transferencia de Archivo.

FWA (Fixed Wireless Access) Acceso Inalámbrico Fijo.

GAN (Global Area Network) Red de Área Global.

GAP (Ground Access Point) Punto de Acceso con base en Tierra.

GPS (Global Positioning System) Sistema de Posicionamiento Global.

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) Acceso a Paquetes de Bajada de

Alta Velocidad.

HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) Acceso a Paquetes de Subida de Alta

Velocidad.

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) Protocolo de Transferencia de Hipertexto.

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Instituto de Ingenieros

Eléctricos y Electrónicos.

IP (Internet Protocol) Protocolo de Internet.

IPTV (Internet Protocol Televisión) Televisión Sobre Protocolo de Internet.

97

ISO (International Standar Organization) Organización Internacional de

Estándares.

ISP (Internet Service Provider) Proveedor de Servicios de Internet.

LAN (Local Area Network) Red de Área Local.

MAC (Media Access Control) Control de Acceso al Medio.

MAN (Metropolitan Area Network) Red de Área Metropolitana.

MCM (Multi Carrier Modulation) Modulación Multi Portadora.

MIMO (Multiple Input Multiple Output) Entrada Múltiple Salida Múltiple.

MPEG (Moving Picture Experts Group) Grupo de Expertos en Imágenes en

Movimiento.

MSS (Mobile Subscriber Station) Estación Móvil de Suscriptor.

NAP (Network Access Point) Punto de Acceso a la Red.

NGN (Next Generation Network) Red de Siguiente Generación.

NIC (Network Interface Card) Tarjeta de Interface de Red.

NrTPS (Non-real-Time Polling Service) Servicio de Poleo en Tiempo no Real.

NSP (Network Service Provider) Proveedor de Servicios de Red.

NTP (Network Time Protocol) Protocolo de Tiempo de Red.

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Multiplexáje por División

de Frecuencia.

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) Acceso Múltiple por

División de Frecuencias Ortogonales.

OSI (Open System Interconnection) Interconexión de Sistemas Abiertos.

OUI (Organizationally Unique Identifier) Identificador Único Organizacional.

PAN (Personal Area Network) Red de Área Personal.

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) Asociación

Internacional Tarjetas de Memoria para Computadoras Personales.

PKM (Privacy Key Management) Manejador de Claves Privadas.

PPC (Pocket Personal Computer) Computadora Personal de Bolsillo.

PPPoE (Point to Point Protocol over Ethernet) Protocolo Punto a Punto sobre

Ethernet.

PSTN (Public Switched Telephone Network) Red Telefónica Pública Conmutada.

98

QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Modulación de Amplitud en

Cuadratura.

QoS (Quality of Service) Calidad de Servicio.

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) Modulación por Desplazamiento de Fase

en Cuadratura.

RF (Frecuency Ratio) Radio Frecuencia.

RSSI (Received Signal Strength Indicator) Indicador de Fuerza de Señal Recibida.

RTP (Real-time Transfer Protocol) Protocolo de Transporte de Tiempo Real.

RTPS (Real-time Polling Service) Servicios de Poleo en Tiempo Real.

SDMA (Space Division Multiple Access) Acceso Múltiple de División de Espacio.

SIP (Session Initiation Protocol) Protocolo de Iniciación de Sesión.

SMS (Short Message Service) Servicio de Mensajes Cortos.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Protocolo Simple de Transferencia de

Correo.

SNR (Signal to Noise Ratio) Relación Señal a Ruido.

SS (Suscriber Station) Estación de Suscriptores.

TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) Protocolo de Control de

Transferencia/Protocolo de Internet.

TDD (Time Division Duplex) Duplexación por División de Tiempo.

TDM (Time Division Multiplex) Multiplexaje por División de Tiempo.

TDMA (Time Division Multiple Access) Acceso Múltiple por División de Tiempo.

UGS (Unsolicited Grant Service) Concesión de Servicios No Solicitados.

UL (Uplink) Enlace de Subida.

UTP (Unshielded Twisted Pair) Par Trenzado no Apantallado.

VAS (Value Added Services) Servicios de Valor Agregado.

VLAN (Virtual Local Area Network) Red de Área Virtual Local.

VoIP (Voice over Internet Protocol) Voz Sobre Protocolo de Internet.

VPN (Virtual Private Network) Red Privada Virtual.

WAN (Wide Area Network) Red Area Amplia.

WiFi (Wireless Fidelity) Fidelidad Inalámbrica.

99

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Interoperabilidad

Mundial para Acceso por Microondas.

WLAN (Wireless Local Area Network) Red de Área Local Inalámbrica.

WMT (WiMAX Maintenance Terminal) Terminal de Mantenimiento WiMAX.

WWW (World Wide Web) Red Global Mundial.

1xEV-DO 1x Evolution-Data Only (Evolución solo Datos).

1xEV-DV 1xEvolution Data Voice (Evolución de Voz y Datos).

100

Anexo A

Hoja de especificaciones del CPEi 600 WiMAX de Motorola

La serie de Equipos de Clientes CPEi 600 de

escritorio está diseñado para interiores, gracias a sus

dos antenas externas proporciona una diversidad

que permite la recepción de una excelente señal

para servicios de voz y datos.

Aplicación Para uso estacionario

Banda de frecuencia 3,400 a 3,600 GHz; 2,300 a 2,400 GHz; 2,496 a 2,700 GHz

Ancho de banda de canal 5 y 7MHz de 3.400 - 3.600GHz

5 y 10 MHz de 2,300 a 2,400 GHz, 2,496 a 2,700 GHz

Interface de aire OFDMA

Arquitectura 802.16e

Configuración Configuración remota / software actualizable

Dimensiones 200 x 300 x 30 mm

Peso 0.5 kg

Temperatura de operación

0 ° C a 40 ° C

40 dBm EIRP (a 2,3 GHz y 2,5 GHz) = 26dBm + 14dBi

(30 grados internos ant.) Potencia de salida máxima

(Antena y PA)

101

Antena

2 antenas externas de 6 dB de ancho de haz de 30 grados de

azimut y elevación de grados, 16 dBi de ganancia (a 2,3

GHz y 2,5 GHz)

Integrado, 3 dB beam_ anchura de 25 grados de azimut y

elevación de grados, 15 dBi de ganancia (a 3.5GHz)

Polarización Omnidireccional Requisitos de potencia 90 a 264 VAC / 50-60 Hz Consumo de energía 55 VCC / 45 vatios Gestión de energía Transmisión automática del control de potencia (hasta -20

dB) Soporte de protocolo IPv4, TCP, UDP, HTTP, SNMP QOS

5 niveles

Seguridad DES y AES (opcional), Compatible con FIPS (por AES)

Interfaz LAN IEEE 802.3 (Ethernet 10/100BASE-T)

VLAN Soporta IEEE 802.1Q

Firewall Construido en el Firewall de apoyo a 253 clientes de LAN La funcionalidad NAT NAT, DMZ host

VPN IPSec, PPTP y L2TP Pass-Through

DHCP Integrado en el servidor DHCP para los clientes de LAN, cliente DHCP para WAN

102

Anexo B

Hoja de especificaciones del CPEi 300 WiMAX de Motorola

Elegante, compacto y fácil de instalar CPEi 300

proporciona la cobertura de WiMAX en el interior

del hogar y de pequeñas oficinas; proporciona VoIP

y acceso a los datos. Proporciona conectividad

inalámbrica de banda ancha a quienes carecen de

ellos o de escasos recursos. Este equipo de los

clientes locales (CPE) tiene un puerto de datos

básico, los datos de las operaciones centradas y dos

adaptadores de terminales analógicos (ATA) para

que los usuarios finales pueden conectar sus

teléfonos analógicos existentes para el servicio de

VoIP.

Aplicación Para escenarios fijos

Banda de frecuencia 3,400 a 3,600 GHz; 2,300 a 2,400 GHz; 2,496 a 2,700 GHz

Ancho de banda de canal 7 MHz y 5 MHz para canales de 3.5 GHz

5 MHz y 10 MHz para canales de 2.5 GHz y 2.3 GHz

Interface de aire OFDM/OFDMA

Arquitectura 802.16e

Configuración Configuración remota / software actualizable, OTA (sobre el aire)

Dimensiones 165 x 120 x 120 mm

Peso 0.620 kg

Temperatura de 0 ° C a 40 ° C

103

operación 500 mW de salida

Potencia de salida máxima

(Antena y PA)

Antena

4 antenas internas de 7 dBi de ganancia, para ofrecer

diversidad

Salida de potencia de transmisión: +27dBm (0.5 W)

Polarización Omnidireccional Requisitos de potencia 100 a 250 VAC / 50-60 Hz Consumo de energía 55 VCC / 45 vatios Gestión de energía Transmisión automática del control de potencia (hasta -20

dB) Soporte de protocolo IPv4, TCP, UDP, HTTP, SNMP QOS

BE (Best Effort)

UGS (Unsolicited Grant Service)

RTPS (Real Time Polling Service)

NRTPS (Non Real Time Polling Service)

ERTPS (Extended Real Time Polling Service)

Interfaz LAN IEEE 802.3 (Ethernet 10/100BASE-T)

VLAN Soporta IEEE 802.1Q

Firewall Construido en el Firewall de apoyo a 253 clientes de LAN La funcionalidad NAT NAT, DMZ host

VPN IPSec, PPTP y L2TP Pass-Through

DHCP Integrado en el servidor DHCP para los clientes de LAN, cliente DHCP para WAN

104

Anexo C

Hoja de especificaciones del CPEo 400 WiMAX de Motorola

Los Equipos de Clientes CPEo Series 400 para

exteriores permite a los operarios ampliar la

cobertura de banda ancha crítico y mejorar el

servicio a los usuarios finales tanto en las zonas

urbanas con alta densidad de población, así como

en las regiones remotas.

Aplicación Para uso estacionario

Banda de frecuencia 3,400 a 3,600 GHz; 2,300 a 2,400 GHz; 2,496 a 2,700 GHz

Ancho de banda de canal 5 y 7MHz de 3.400 - 3.600GHz

5 y 10 MHz de 2,300 a 2,400 GHz, 2,496 a 2,700 GHz

Interface de aire OFDMA

Arquitectura 802.16e

Configuración Configuración remota / software actualizable

Dimensiones 203 x 203 x 70 mm

Peso 1,6 kg

Temperatura de operación

-40 ° C a 55 ° C

40 dBm EIRP (a 2,3 GHz y 2,5 GHz) = 26dBm + 14dBi

(30 grados internos ant.)

Potencia de salida máxima

(Antena y PA)

(PA y antena) 42 dBm EIRP (a 3,5 GHz) = 27 dBm + 15

dBi (25 grados internos ant.)

El actual EIRP puede variar en función de la regulación

gubernamental y los requerimientos de la mascara espectral

105

Antena

Integrada, 3 dB de ancho de haz de 30 grados de azimut y

elevación de grados, 14 dBi de ganancia (a 2,3 GHz y 2,5

GHz)

Integrado, 3 dB beam_ anchura de 25 grados de azimut y

elevación de grados, 15 dBi de ganancia (a 3.5GHz)

Polarización Vertical Requisitos de potencia 90 a 264 VAC / 50-60 Hz Consumo de energía 55 VCC / 45 vatios Gestión de energía Transmisión automática del control de potencia (hasta -20

dB) Soporte de protocolo IPv4, TCP, UDP, HTTP, SNMP QOS

5 niveles

Seguridad DES y AES (opcional), Compatible con FIPS (por AES)

Interfaz LAN IEEE 802.3 (Ethernet 10/100BASE-T)

VLAN Soporta IEEE 802.1Q

Firewall Construido en el Firewall de apoyo a 253 clientes de LAN La funcionalidad NAT NAT, DMZ host

VPN IPSec, PPTP y L2TP Pass-Through

DHCP Integrado en el servidor DHCP para los clientes de LAN, cliente DHCP para WAN

106

Anexo D

Hoja de especificaciones del CPEi 750 WiMAX de Motorola

Listo para Wave 2 con funcionalidades de voz y datos,

diseñado tanto para clientes residenciales como para

empresariales, ofrece alta ganancia con antenas omni y

mayor ancho de banda, excelente diseño.

Cobertura en interiores

Hasta 2 kilómetros a gran distancia; excepcional rendimiento

de RF

Radio Performance

Escalable OFDMA emplear tiempo Division Duplex (TDD)

mecanismo, combinando la diversidad: Máximo Ratio

Combining (MRC), el apoyo Beamforming; MIMO Matriz A y

B; convolucional, Turbo Coding (CTC); Hybrid automática

Repetición de solicitud (HARQ)

Conectividad 1 puerto Ethernet, 2 puertos ATA integrada (VoIP)

Certificación y Canal +

SchemeSupport

Modulación

WiMAX Forum de Certificación Wave 2; 5MHz, 7MHz y

Anchos de banda de 10MHz Channel; QPSK, 16QAM,

64QAM, tanto de enlace ascendente y descendente

Calidad de las clases de

servicio

BE (Best Effort); UGS (Servicio de Ayuda no solicitados);

RTPS (Real Time Polling Service); nrtPS (no Real Time

Polling Service); ERTPS (Extended Real Time Polling

Service) Real Time Polling Service)

Rendimiento > 5 Mbps enlace descendente de 2 Mbps up-link

107

Seguridad

Autenticación de dispositivos basados en la certificación

digital X.509, los métodos de autenticación de acuerdo con

IEEE 802.16e, EAP-TLS y EAP-TTLS, AES (128-bit MCP)

de cifrado de datos y autenticación de Firewall

Configuración remota y

Actualización de software

OTA (Over The Air) actualizable en campo; agente SNMP v3,

TR-069 Agente; OMA Agente

Compatibilidad SO Windows; Mac

RF Performance

Sensibilidad: > 5 dB mejor que las especificaciones WiMAX

Forum en todos los esquemas de modulación, Antena

Ganancia 7dBi; potencia TX de salida: 26dBm; PIRE:

33dBm; Noise Figure: 5 Db

Mecánica y Eléctrica

De alimentación externa: 100-250 voltios, 1A de entrada AC;

Temperatura de Operación: 0 ° C a 40 ° C Humedad de

funcionamiento: 5% , 95%, sin condensación; apoyo de

EE.UU. y enchufes internacionales

Ambientales y reguladoras América del Norte, Europa, Asia, América Latina,