José Miguel Ruiz Padilla Director General (CEO) Libera Networks 802.16 vs. WiMAX WiMax fue creado con el mismo objetivo que tecnologías como xDSL y cable-módem: la distribución de banda ancha a usuarios finales y su fortaleza es tener la posibilidad de alcanzar lugares geográficos a los que estas tecnologías no pueden llegar, ofreciendo movilidad a los usuarios. El problema para WiMax es que, en muchas ocasiones, este objetivo ya se haya logrado con Wi-Fi. Introducción Como especialistas en tecnologías inalámbricas, allá donde vamos la gente comenta y se pregunta sobre WiMAX. La próxima gran revolución. Todos quieren WiMAX y en el ambiente parece flotar la idea de que va a resolver todos los problemas de conectividad de banda ancha. Sin embargo, no deja de sorprenderme cuando verifico que cada cual entiende cosas diferentes y son más las sombras que las luces. Últimamente, la situación se ha complicado aún más, de cara a los profanos, cuando se anuncian despliegues WiMAX y “pre-WiMAX”. Intentaré en un corto espacio arrojar algo de luz al escenario actual, desde un punto de vista divulgativo y sin entrar en profundidades técnicas. 802.16 vs WiMAX El IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer) es un cuerpo de estandarización, constituido principalmente por expertos que trabajan en la industria norteamericana, que desarrolla y publica numerosos estándares en base a diferentes grupos de trabajo, como el IEEE 802.16, en este caso concreto, destinado al Acceso Inalámbrico de Banda Ancha para Redes Metropolitanas. El WiMAX Forum es una organización internacional sin ánimo de lucro, constituida por empresas del sector, y cuyo objetivo común es certificar la compatibilidad y, lo que es aún más importante, la interoperabilidad de productos de acceso inalámbrico de banda ancha para redes metropolitanas, específicamente, aquéllos descritos bajo la familia de estándares IEEE 802.16. Ellos acuñaron el termino WiMAX aprendiendo del éxito de WiFi (familia estándares IEEE 802.11). No son lo mismo, por tanto, IEEE y WiMAX Forum, al igual que no es lo mismo IEEE 802.16 y WiMAX. Las actividades del WiMAX Forum pueden considerarse, a nivel técnico, como una extensión de las del grupo de trabajo 802.16 para desarrollar procedimientos de test y certificar la interoperabilidad entre fabricantes de equipos WiMAX. A nivel comercial y de marketing, su labor resulta crítica de cara a conseguir unir a la industria, en pos de un mercado global que pase de los aproximadamente 500 millones de dólares de 2004 a los 5000 millones de dólares antes de 2010. Aún podemos preguntarnos: ¿Por qué 802.16? ¿Por qué WiMAX? ¿Por qué no usar varian tes de WiFi 802.11 (a/b/g/n/…)? La razón fun damental es que la familia de estándares IEEE 802.11 fue desarrollada pensando en redes locales inalámbricas (WLAN), no para redes metropolitanas (WMAN). Por tanto, tiene limitaciones técnicas insalvables en las capas 1 y 2, aun que muchos se empeñen en emplearlos para despliegues metropolitanos y 62 bit156 ABR.-MAY. 2006 TENDENCIAS. 802.16 vs. WiMAX radioenlaces. No ofrecen los niveles de robustez y fiabilidad que necesita un operador serio. Pero, ¿y no son suficientes UMTS o CDMA2000 EV-DO que ya están aquí? Desde hace unos años el concepto de “banda ancha” evoluciona más deprisa que las promesas de tecnologías celulares y operadoras móviles, quizás debido a que son tecnologías cuyo punto de partida lo constituyen estándares originalmente diseñados para voz como GSM o CDMA, respectivamente, y eso aún se deja notar. Con IEEE 802.16 y WiMAX, la industria parece haber aprendido de errores anteriores y de recientes aciertos (WiFi), liderados por un peso pesado como Intel, que tras su éxito con Centrino (WiFi) ha visto el futuro más allá del procesador, aportando conectividad inalámbrica de banda ancha. Conviene destacar en este punto que los cuerpos de estandarización no sólo tienen un propósito técnico. El estándar europeo de la ETSI para WLAN, HiperLAN, intentó competir sin éxito con la familia 802.11 del IEEE (donde es patente el dominio de empresas de EEUU), y falló estrepitosamente. Según muchos analistas, porque 802.11b fue aceptado rápidamente como estándar de hecho en todo el mundo gracias al momento de su aparición y a la elección de la banda de uso común de 2,4 GHz, sin una homogeneidad clara en diferentes regiones, pero disponible a nivel global. Es, por tanto, interesante clarificar que, en este caso, el grupo 802.16 ha incorporado al europeo HiperMAN así como al coreano WiBRO, una versión con productos disponibles de lo que hoy se conoce como “WiMAX móvil” o 802.16e. Sopa de Letras El grupo IEEE 802.16 recibió el encargo de definir un estándar centrado en las capas 1 y 2, para un sistema de comunicaciones inalámbricas de banda ancha fija de alcance metropolitano, usando un diseño punto-multipunto o tecnología “mallada” (mesh). El estándar original estaba diseñado para radios operando entre 10-66 GHz. Posteriormente, se extendió para incluir el rango 2-11 GHz, mucho más favorable para comunicaciones punto-multipunto de larga distancia, sin línea de visión directa. Finalmente, ya tras acuñar el término WiMAX, se añadió movilidad. A día de hoy, debemos considerar básicamente dos estándares de la familia: IEEE 802.16-2004(d) para “WiMAX Fijo” y el recientemente aprobado IEEE 802.16e para “WiMAX Móvil”. A continuación, mostraremos la progresión de manera resumida: 802.16 Como se ha comentado, la primera versión estaba pensada para espectro entre 10 - 66 GHz y se planteaba multiplexación por división ortogonal de frecuencias (OFDM) para combatir las interferencias multicamino. Sin embargo, en esas bandas es imprescindible línea de visión directa (LOS = line-of-sight). 802.16a La primera versión que realmente puede llamarse pre-WiMAX con propiedad, añade soporte para espectro entre 2 y 11 GHz en bandas con licencia y sin licencia, incorporando capacidades de comunicación sin línea de visión directa (NLOS). También se mejora sustancialmente las capacidades de la capa de nivel 2 (MAC), así bit 156 ABR.-MAY. 2006 63 TENDENCIAS. 802.16 vs. WiMAX como las características de calidad de servicio. Integra el estándar europeo HiperMAN y se definen tres capas físicas, así como soporte para TDD y FDD, proporcionando transmisión de datos en modo half duplex y full duplex. Es importante comentar que cuenta con soporte específico para protocolos Ethernet, ATM e IP. 802.16c Actualización dirigida en su mayor parte al rango entre 10 y 66 GHz, sin embargo, aportaba elementos cruciales como evaluación de prestaciones, testing y perfiles (system profiling). Esto último es fundamental, si consideramos la cantidad de opciones disponibles que contempla WiMAX y que evolucionaría definiendo características que serían obligatorias frente a características opcionales en la intención de guiar a los fabricantes hacia la interoperabilidad. 802.16-2004(d) Todos los estándares anteriormente mencionados confluyen en el definitivo para WiMAX Fijo: 802.16d, también denominado 802.16-2004, del que los principales fabricantes tienen ya productos en los laboratorios para el testing de interoperabilidad aunque, a día de hoy, no se ha emitido ninguna certificación y haya demasiado marketing rodeando al término WiMAX. Con soporte TDD y FDD, y al menos tres esquemas de modulación para la capa física, el perfil elegido es OFDM 256-FFT, en principio incompatible, con OFDMA, seleccionado para 802.16e (con compatibilidad hacia atrás). El mercado y la existencia de productos WiBRO han podido influir en esta decisión del WiMAX Forum. La eficiencia espectral es alta y las velocidades teóricas están entre 70-100 Mbps para canales de 20 MHz aunque es posible que la eficiencia real esté alrededor de 40-50 Mbps. También se habla de distancias de hasta 100 km, cuando esto depende en gran medida de la potencia de emisión permitida y empleada según la banda de espectro y, sobre todo, según la planificación radio: número de usuarios, servicios ofrecidos, zonas rurales o metropolitanas, etc. Algunos aspectos importantes incorporados en esta versión son el soporte de concatenación de unidades de datos para reducir sobrecarga en la capa MAC y mejoras en la calidad de servicio. 802.16e El estándar ha sido ratificado (en mi opinión con gran celeridad) en diciembre de 2005. Pero como bien indicaba el grupo de trabajo, que el estándar haya sido aprobado por el IEEE es una cosa y que el mercado disponga de productos certificados es otra muy diferente. 802.16e añade a 802.16d soporte para movilidad basado en tecnología OFDMA, permitiendo división en múltiples sub-canales para combatir la interferencia multicamino y según necesidades de ancho de banda y distancia. WiBRO Los japoneses suelen estar al frente en telefonía móvil y los coreanos en acceso a Internet de banda ancha. WiBro es un están- dar basado en una versión de OFDMA 1024-FFT en la banda de 2,3 GHz que ya dispone de productos comerciales (Samsung incluso ha presentado ya terminales). El WiMAX Forum ha querido incorporar este estándar en sus propios tests y se dice que puede existir una correlación a la hora de seleccionar OFDMA para 802.16e en lugar de OFDM 256-FFT. Pre-WiMAX Cuando leemos que se ha instalado una red WiMAX, y puesto que el proceso de certificación no ha 64 bit 156 ABR.-MAY. 2006 TENDENCIAS. 802.16 vs. WiMAX terminado, no estamos leyendo la verdad. Más aún cuando quien despliega no es un operador, los únicos que realmente disponen de equipos pre-WiMAX basados en perfil OFDM 256 FFT en banda con licencia de 3,5 GHz IEEE 802.16-2004(d) y que con toda probabilidad serán actualizados en breve mediante actualización firmware, una vez finalice el proceso de test para certificación. Es evidente que los fabricantes tienen ante si un negocio que quieren multiplicar y para ello necesitan operadores fuertes con despliegues de ámbito nacional y millones de clientes. Ese es su objetivo y para ello trabajan junto con el WiMAX Forum certificando en 3,5 GHz para Europa y posteriormente en 2,5 GHz para EE.UU., ambas bandas con licencia. Posteriormente, se habla de 5,8 GHz sin licencia para EE.UU. y diferentes países de Europa, entre los cuales aún no está España, donde el CNAF sólo contempla la utilización de esa banda para dispositivos de corto alcance y no para enlaces puntomultipunto WiMAX, como algún caso se está realizando. En cualquier caso, diferentes fabricantes disponen de equipos para interconexiones punto a punto y punto multipunto que soportan banda ancha (entre 10 y 48 Mbps reales), en distancias de hasta 18 – 20 Km con potencias de 1 W PIRE en banda libre sin licencia 5,4 – 5,7 GHz, y que cumplen la normativa del CNAF según UN-128. Sólo en este último caso estaremos ante un despliegue legal en banda libre que podría ser denominado pre- WiMAX. Conclusión La situación no sólo parece compleja sino que lo es. Recientes “El WiMAX Forum es una organización internacional sin ánimo de lucro, constituida por empresas del sector y cuyo objetivo común es certificar la compatibilidad y la interoperabilidad de productos de acceso inalámbrico de banda ancha para redes metropolitanas” informaciones indican que el WiMAX Forum parece apostar más fuerte en la dirección de WiMAX Móvi, basado en 802.16e, frente al WiMAX Fijo, basado en 802.162004(d). Algunas compañías como Alvarion, Aperto, Airspan y Redline destacan ofreciendo ya productos que dicen cumplir totalmente con el estándar 802.16-2004, si bien el proceso de certificación no se ha completado (lo que debe ocurrir en breve). Otros fabricantes, entre los cuales destaca Motorola, se han volcado en obtener lo antes posible productos 802.16e para espectro con licencia, quedando fuertes dudas sobre cuando existirán redes WiMAX basadas en 802.16e que soporten movilidad, y cuánta movilidad. Finalmente, no debemos olvidar a operadores y fabricantes de telefonía móvil que, después de titubeos y retrasos, disponen de cobertura UMTS con auténtica movilidad y terminales más allá de prototipos, que con HSDPA, prometen velocidades de datos de hasta 3,6 Mbps (CDMA2000 EV-DO en América dice llegar hasta 2,4 Mbps). Personalmente, opino que, como siempre, la última palabra la tendrán un cúmulo de circunstancias: prestaciones de la tecnología, tecnologías sustitutivas, disponibilidad, precio, regulación, mercado global, grado de desarrollo de la zona de despliegue… Y, desde luego, los ingenieros de telecomunicación tenemos ante nosotros un futuro desafiante como arquitectos de la sociedad de la información sustentada por infraestructura de 4G de tecnologías inalámbricas de banda ancha donde probablemente se complementarán UMTS/CDMA2000, WiMAX, WiFI, y quizás otras. • NOTA El 19 de enero de 2006, el WiMAX Forum anunció los primeros equipos certificados WiMAX, según el estándar 802.16-2004(d), en concreto tres estaciones base y una unidad de cliente (CPE). Para más detalles consultar en http://wimaxforum.org/