Chapter 6 Conclusions and future research 114
6.1. Future research 116
El soporte para “handoffs” es otra adición crucial en la enmienda 802.16e para el acceso móvil. La capacidad de mantener una conexión mientras que hay movimiento en los bordes de la celda, es un requisito previo para la movilidad y está incluida como requisito en el perfil del sistema 802.16e. Mientras que el estándar 802.16-2004 ofrece capacidades opcionales de “handoff”, no es requerimiento para los sistemas del perfil 802.16-2004.
802.16e WiMAX apoya diversos tipos de “handoffs”, desde “hard hasta sof”t, de los cuales es opción del operador elegir entre ellos. En los “hard handoffs” los dispositivos están conectados solamente una estación base en cualquier momento, lo cual es menos complejo que “soft-handoffs” pero tiene un alto estado latente. Los “soft
handoffs” son comparables a los usados en algunas redes celulares y permiten que el dispositivo del usuario conserve la conexión a una estación base hasta que se asocia a una nueva, así, se reduce el estado latente. Mientras que las aplicaciones como VoIP móvil se benefician de la poca latencia del “soft handoff”, el modo “hard handoffs” es ideal para los servicios de datos. QoS y los Acuerdos del Nivel de Disponibilidad (de sus siglas en inglés SLAs) se mantienen durante “handoffs”.
Las capacidades de “roaming” a través de proveedores de servicio puede ser implementada en ambos estándares 802.16-2004 y 802.16e WiMAX, pero son especialmente valiosas para el acceso portable y móvil. Aún así, WiMAX Forum no espera incluir requisitos de “roaming” en el perfil del sistema 802.16e, ya que incluirlos va más allá del alcance del programa de la certificación, que se centra en las capas de PHY y del MAC.
5.4 802.16-2004 vs. 802.16e WiMAX
Los despliegues fijos y móviles tienen requisitos muy diversos y apuntan a sectores de mercado substancialmente distinto, con diversos patrones y localizaciones de uso, necesidades de rendimiento de procesamiento, factores de forma del dispositivo del usuario, y SLAs. Los dos tipos de tecnologías de WiMAX fueron definidos para resolver las distintas demandas de estos dos sectores de mercado así como para satisfacer los requerimientos que varían en las diversas aplicaciones.
El máximo rendimiento de procesamiento de un solo sector, para ambas versiones de WiMAX, es cerca de 15 Mbps para un canal de 5 MHz, o 35 Mbps para un canal de 10MHz. El rango de las estaciones bases, en un área popularmente densa, puede ser de algunos kilómetros, dependiendo de cualidades tales como tipo de CPEs, banda de frecuencia, movilidad, morfología, etc. En las redes con capacidad restringida, el número de las estaciones bases instaladas depende del rendimiento de la demanda de procesamiento, más que del rango.
Sin embargo, el funcionamiento de las dos versiones de WiMAX puede cambiar substancialmente para usos específicos, porque 802.16-2004 se optimiza para el acceso fijo y 802.16e para el acceso móvil, aunque puede también ser utilizado para el acceso fijo.
Las redes fijas se pueden beneficiar de las muchas ventajas ofrecidas por los productos CERTIFICADOS del estándar 802.16-2004 de WiMAX Forum, entre otras:
Modulación menos compleja: OFDM es una técnica de modulación simple que es mejor para satisfacer despliegues que no requieren soporte para movilidad.
Bandas exentas de licencias: Los servicios móviles requieren espectro licenciado para proporcionar cobertura en grandes áreas. Los despliegues fijos, sin embargo, han utilizado en muchas ocasiones, con éxito, bandas exentas de licencias en áreas donde los niveles de interferencia son aceptables. Por esta razón, la mayoría de los perfiles que se enfocan a bandas exentas de licencia son probablemente basados en 802.16-2004. Un rendimiento de procesamiento más alto: Las bandas del espectro más altas, seleccionadas para los perfiles 802.16-2004, dan lugar a un mayor rendimiento de procesamiento. Esto es una clara ventaja, especialmente al apuntar a usuarios de empresas con niveles altos de tráfico y con CPEs que poseen las antenas al aire libre. Un tiempo al mercado mejor: La disponibilidad comercial de los productos del estándar 802.16-2004 permite a operadores resolver los problemas para satisfacer la demanda en lugares que no tienen cobertura, y también permite comenzar a ganar la cuota de mercado delante de competidores. Esta fue unas de las razones por la cual los directivos del ICE y RACSA optaron por el 802.16-2004 en sus proyectos, pues se debía dar una pronta solución a los requerimientos de banda ancha que las empresas y los residenciales necesitaban, y los primeros productos certificados fueron de dicho estándar, además la movilidad no era un requisito.
Por otra parte, algunos operadores se pueden haber decidido en esperar los perfiles 802.16e, entre algunas de las razones:
Soporte para movilidad: Los productos 802.16e se optimizan para la movilidad y apoyarán “handoffs” hasta los 120Kph. El soporte para los modos de ahorro de energía ampliará la vida de la batería de los dispositivos móviles del usuario.
Una mejor cobertura de interior: La mejor cobertura de interior alcanzada con subcanalización y la opción de AAS beneficia los usos fijos y móviles, ya que los usuarios suelen estar más menudo en los interiores o no suelen estar dentro de la línea de vista de la antena. De esta manera se podrá dar cobertura a usuarios móviles con computadoras portátiles o PDAs, sin la necesidad de antenas en el exterior o al aire libre.
Mayor flexibilidad en el manejo de los recursos del espectro: Subcanalización también trae la capacidad de utilizar la inteligencia de la red de asignar recursos a los dispositivos del usuario según lo necesitado. Esto da lugar a una mayor eficiencia en el uso del espectro, conduciendo a un mayor rendimiento de procesamiento y a una mejora en la cobertura de interiores, y, en algunos casos, en costos más bajos de despliegues. Esto es particularmente valioso a los operadores con espectro limitado.
La resistencia multidireccional: WiMAX especifica hasta 2048 FFT para 802.16e (para 20Mhz BW) comparado a los 256 FFT para 802.16d especificado por WiMAX. Para un ancho de banda más grande, OFDM-256 implica un tiempo corto del símbolo de OFDM. Como tal, el esparcimiento del retraso del canal de desvanecimiento que puede ser tolerado por 802.16e es más grande que el del sistema OFDM-256.
La reutilización unicelular: OFDM-256 para 802.16d no se puede desplegar usando patrones de reutilización de una celda, mientras que Escalable 802.16e ofrece esta
capacidad. Como tal, OFDM-256 es probable que tenga una eficacia espectral más baja que el OFDMA Escalable.
Calidad de servicio: 802.16e introduce el Servicio de Interrogación Extendida del Tiempo Real, del inglés “Extended Real Time Polling Service (ERTPS)”. Este servicio permite al 802.16e manejar las tarifas de tráfico y políticas de transmisión, al mismo momento que mejora el estado latente del sistema. Las ventajas producidas por las técnicas de Calidad de Servicio (QoS) son especialmente importantes para el soporte de las aplicaciones de Voz sobre IP (VoIP).
Multicast/Broadcast: 802.16e también soporta los servicios de difusión extendida, es decir “Multicast y Broadcast”. La operación de las Redes de Frecuencia Simple, del inglés “Single Frequency Network (SFN)”, puede ser lograda usando la modulación OFDMA para los servicios de difusión antes mencionados. De esta manera se habilitan altas tasas de cobertura en los bordes de las celdas. Los usos IP de las aplicaciones multimedia, como IP TV, se ven beneficiadas con las capacidades que brinda la difusión extendida, al hacer un mejor uso del ancho de banda y del contenido.
Una gama más amplia de los factores de forma para los dispositivos del usuario: Debido a que los CPEs para interiores y exteriores, y las tarjetas de la computadora portátil PCMCIA en el estándar 802.16-2004 dominaron de primero los mercados, también se espera que las tarjetas de la computadora portátil PCMCIA, las mini tarjetas, los módems de interior, PDAs, y los teléfonos estén disponibles entre los dispositivos del usuario 802.16e. Y es en este momento, cuando los fabricantes de estos dispositivos ya han comenzado a desplegar sus opciones. Toda esta variedad permite que los operadores amplíen sus servicios a los nuevos segmentos de mercado con el fin de dar mayor libertad a sus suscriptores. A pesar de la reciente introducción de los productos 802.16e, es probable que los precios de los CPEs bajen rápidamente por debajo de los
CPEs para 802.16-2004, ya que los productos 802.16e apuntan a un mercado más grande.
La siguiente tabla proporciona una comparación de las especificaciones de los estándares de WiMAX para 802.16d y 802.16e:
Tabla # 5: Tabla comparativa entre 802.16-2004 (d) y 802.16e
802.16-2004 (d)
802.16e
Método de Múltiple
Acceso OFDM/OFDMA S-OFDMA
Soporte de Ancho de
Banda 1.25/3.5/7/14/28(OFDMA) 1.75/3/3.5/5.5/7(OFDM) 1.75/3/3.5/5.5/7 2.5/5/10/20 Espaciamiento de la sub-
portadoras 22.5 (OFDM @ 5 MHz) 2.8 (OFDMA @ 5MHz) 11.2 para cualquier modo de ancho de banda
Duplexación FDD/TDD/Half Duplex
FDD FDD/TDD/Half Duplex FDD
Duración de Estructura
(ms) 2/2.5/4/5/8/10/12.5/20 2/2.5/4/5/8/10/12.5/20
Codificador del canal Código RS Convolucional
Concatenado, Bloque TC, CTC
Código RS Convolucional Concatenado, Bloque TC,
CTC, LDCP
Sub-canalización (DL) FUSC/PUSC/Banda AMC FUSC/PUSC/Banda AMC
Sub-canalización (UL) PUSC/Opcional PUSC PUSC/Opcional PUSC
Soporte HARQ Sí (2048 OFDMA sólo) Sí
Regeneración Rápida de CQI
Sí (2048 OFDMA sólo) Sí
AAS Sí Sí
Soporte STC 2/4 Antenas 2/3/4 Antenas
Reutilización de la frecuencia
Reutilización de una celda No soportada
Reutilización de una celda Sí soportada Soporte
Movilidad/”Handoff” No Sí
Modo Ahorro de Energía No Sí
Canal del Sonido No Sí
Soporte “Multicast /
Debido a que el costo del CPE es la variable mas importante a considerar para cualquier plan de un operador de servicio, la disponibilidad del costo de los CPEs, será uno de los factores guías a la hora de adoptar entre una u otra versión de WiMAX.
La elección entre 802.16-2004 y los productos 802.16e depende en gran parte del tipo de servicios proporcionados y del modelo de negocio del operador. En algunos casos la opción será obvia. Un operador móvil que construye una red de recubrimiento para complementar una red 3G se inclinará por el 802.16e. Un Proveedor de Servicios de Internet Inalámbrico (WISP) que proporciona el acceso inalámbrico a una comunidad rural elegirá típicamente el menos complejo, es decir, aquel basado en productos OFDM, más específicamente, en productos del estándar de WiMAX 802.16- 2004.
Además de lo anterior, los operadores necesitan considerar otros factores que puedan afectar la elección entre los productos del 802.16-2004 o el 802.16e:
Mercado Objetivo: Si los usuarios son usuarios residenciales en un ambiente de LOS, entonces los negocios mas convenientes se concentraran en CPEs con una antena al aire libre que tengan un rendimiento de procesamiento mejor y funcionamiento de LOS. Esto puede conducir al operador hacia un despliegue 802.16-2004. Si en ves de lo anterior, el operador trata con un mercado donde predomina la movilidad, entonces CPEs en el 802.16e se requerirán para formular un plan de negocio viable.
Espectro: Mientras que WiMAX Forum continuará agregando los nuevos perfiles en respuesta al mercado exigente, es probable que haya solamente perfiles 802.16-2004 o 802.16e en algunas bandas. En la mayoría de los casos el operador tendrá pocas
opciones sobre el espectro de bandas que están disponibles, y la opción del tipo de WiMAX puede depender de la disponibilidad del producto. Es posible que a los perfiles 802.16e se les asignen las bandas reservadas, típicamente, para los usos fijos y nómadas, pues el 802.16e es menos propenso a interferencia multidireccional.
Regulación: Algunos reguladores asignan tipos de políticas a servicios específicos que se ofrecen en una banda del espectro. Por ejemplo, algunos reguladores en Europa limitan espectro de 3.5GHz a los servicios fijos y nómadas, que pueden impedir la adopción de 802.16e, pues apoyan servicios móviles, aunque las licencias del espectro no suelen asignar políticas por mandato de una tecnología particular
Tiempo al mercado: La disponibilidad de los productos 802.16-2004 en la banda de 3.5 GHz fue un factor determinante para los proveedores de servicio que quisieron desplegar su red WiMAX lo mas antes posible, otros han preferido esperarse a los productos 802.16e para así desplegar su red móvil WiMAX.
Como ya se ha mencionado anteriormente las dos versiones de WiMAX, la fija que utiliza el estándar IEEE 802.16-2004 y la móvil con el IEEE 802.16e, son incompatibles entre ellas, esto debido a que las dos utilizan esquemas de modulación diferentes, SOFDMA en la versión móvil, mientras que OFDMA en la versión fija.
Dada esta incompatibilidad los operadores que posean una red basada en la versión fija del estándar y que deseen ofrecer servicios móviles, deberán migrar sus plataformas al nuevo estándar IEEE 802.16e.
Aunque por el momento no se tiene una solución en concreta para migrar de una red WiMAX fija a una móvil debido a lo resiente de la publicación del estándar se espera que los operadores tengan diferentes opciones para lograrlo, entre ellas tenemos:
Redes de Recubrimiento: En áreas donde el operador quiera añadir acceso portátil y móvil, se puede desarrollar una red basada en 802.16e que se sobreponga y trabaje en paralelo con la red basada en 802.16-2004 siempre y cuando se dispongan de suficiente espectro disponible. Esto le permite al operador ofrecer ambos servicios en una misma área, pero tiene la desventaja que los usuarios deben poseer dos CPEs para poder acceder a ambas redes.
CPEs duales: Un operador que tenga una red fija y desee migrarla a una móvil podrá suplir CPEs duales que soporten ambas redes 802.16-2004 y 802.16e. Inicialmente el operador desarrollara estaciones base para WiMAX fijo con sus respectivos CPEs, pero ahora con los productos 802.16e en el mercado, el operador empezará a introducir CPEs duales. Cuando todos los usuarios tengan CPEs duales, el operador podrá cambiar las estaciones base 802.16-2004 por estaciones 802.16e y entonces los CPEs automáticamente cambiaran al modo 802.16e.
Estaciones base que se actualizan por software: Esta solución puede ser utilizada en conjunto con los CPEs duales. En este caso en lugar de remplazar las estaciones base, el operador puede utilizar un software que se actualice al modo 802.16e.
Estaciones bases duales: Si los CPEs de los usuarios solo soportan un único modo de operación y el operador planea gradualmente migrar hacia 802.16e, seria importante considerar utilizar estaciones base duales. Esto claro, en casos en los que utilizar ambas redes sobrepuestas sea rentable y que el operador disponga de suficiente espectro. El uso de estaciones base duales permite una manera de soportar ambos modos y
eventualmente cambiar totalmente a la red 802.16e cuando todos los CPEs hallan sido actualizados o remplazados. Algunos fabricantes planean ofrecer estaciones base duales que dividan el canal disponible entre los dos modos, mientras otros fabricantes planean soportar ambos modos en el mismo canal alternando las tramas 802.16-2004 con las 802.16e.
Hasta que la manera de trasladarse de un modo fijo a uno móvil deje de ser tan costosa, se espera que la mayoría de operadores que posean una red fija mantengan esta hasta que se tenga una solución confiable y comprobada. Para los operadores que tengan como requisito proveer movilidad, es más probable que desarrollen una red 802.16e desde el principio.
Para los operadores que centren sus servicios en acceso fijo, no ganan mucho al cambiarse a 802.16e, a menos que se tengan planeados expandir la oferta de servicios a la portabilidad y la movilidad.