Nadie puede negar quelas redes Wifi resultan muy prácticas. Como a pocos se les escapa que por alcance y rendimiento no resultan la solucion para satisfacer las necesidades actuales de conectividad: servicios de banda ancha y movilidad. WiMax toma el relevo en las redes sin hilos para superar estas limitaciones.
La evolución de la demanda de conectividad puede resumirse a modo de lema olímpico: más lejos, más rápido, más seguro. Una sociedad cada vez más tecnificada en lo más cotidiano con la movilidad como base de cualquier actividad provoca el desarrollo acelerado de la tecnología necesaria para satisfacer esas necesidades. Usuarios generando una demanda que absorbe rápidamente cualquier avance, operadores de comunicaciones e integradores que ven en toda novedad una oportunidad de negocio y fabricantes obligados a responder a estas expectativas a marchas forzadas, conforma un escenario en la que todos los actores parecen ir siempre un paso por delante en el guión.
Desde hace bastante tiempo, las redes inalámbricas WiFi han sido la piedra angular sobre la que se ha sustentado el entramado de las comunicaciones para dispositivos portátiles y como medio barato de acercar el ordenador a donde el cable no llega. Los usuarios pueden estar en cualquier sitio y, junto a ellos, quieren que esté su ordenador. Sin duda, en este marco, las redes sin hilos han ganado en facilidad, confiabilidad y prestaciones, pero siempre dentro de unas limitaciones que ya están ampliamente superadas y, más que representar una solución de conectividad, hoy por hoy suponen una frustración para conseguir todas las capacidades disponibles en el ordenador, tanto para usuarios domésticos y corporativos. Y si en el ámbito urbano mejor dotado en infraestructuras de comunicación no todo el mundo tiene las mismas oportunidades de cobertura y acceso, en el ámbito rural las carencias pueden llegar a ser descorazonadoras para cualquiera que tenga un mínimo de interés de participar en su tiempo de la Sociedad de la Información. Las soluciones, que haberlas hay, cuando no son inviables en lo económico, son complicadas técnicamente hablando. Éstas son las circunstancias que han obligado a replantear la conectividad WiFi y han establecido el marco sobre el que definir las características evolutivas. El resultado es WiMax (World Wide Interoperatibility for Microwave Access).
Bajo el nombre comercial de WiMax se cobijan un grupo de tecnologías de conexión inalámbricas que surgieron desde las especificaciones de WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network, Redes Inalámbricas de Área Metropolitana), que se apoya en un consorcio de fabricantes, unidos para promocionar esta tecnología y asegurar la compatibilidad de los distintos desarrollos que se lanzan al mercado: Foro WiMax. Del esfuerzo de esta agrupación de fabricantes surgen las especificaciones estandarizadas 802.16 que, desde el año 2001, han ido evolucionando para dar lugar a distintas revisiones con las que mejorar las prestaciones y adaptabilidad de este modo de conexión sin hilos, para conseguir cubrir distancias de hasta 50 kilómetros con caudales de 75 Mbps.Los sistemas WiMax actuales se basan en dos normas que refunden todas las especificaciones que se han ido desarrollando para esta tecnología, en lo que se ha dado en llamar Broadband Wireless Acces (BWA, Acceso Inalámbrico de Banda Ancha). Por una parte se encuentra el estándar IEEE 802.16-2004, orientado a definir las comunicaciones entre emisor y receptor conectados con visión directa entre ellos, similar a la conectividad por infrarrojos. La segunda, la norma HiperMAN de ETSI (European Telecommunications Standard Institute), que define la utilización de frecuencias entre los dos extremos de la conexión sin que exista visión directa entre ellos, como ocurre en Bleutooth, y con capacidad para sortear obstáculos que pudiera existir en el recorrido de la señal.
Esquema de conexión
Así, en líneas generales, el esquema simple de despliegue de WiMax consta de dos elementos básicos que conforman los puntos de la conexión. En un extremo se encuentra la Torre o Estación Base, elemento que se identifica normalmente con un operador de comunicaciones, en donde se ubican una o varias antenas con las que se retransmite la señal. Este elemento puede ser una torre como tal en donde se anclan las antenas o puede tratarse de una pequeña edificación en algún lugar elevado, como otro edificio o un altozano. Las antenas que se ubican en este extremo pueden ser omnidireccionales (cuando los usuarios a los que se da servicio están localizados en todas las direcciones, lo más habitual), sectoriales (cuando sólo se trata de cubrir sectores específicos del territorio de cobertura, normalmente en 60, 90 y 120 grados), o antenas de panel (se utilizan para conexiones punto a punto, cuando se quiere cubrir una gran distancia y se necesita una tasa de transferencia alta.) En una Torre o Estación Base pueden coincidir distintos tipos de antenas, con las que atender distintas necesidades y oferta de servicio para abonados. Un mismo enlace radiado de WiMax tiene capacidad para proporcionar varios canales por conexión física y atender a múltiples suscriptores, cada uno de ellos tratados privadamente, con protocolos y nivel de servicio diferenciados para cada uno de ellos, según lo que puedan contratar individualmente.
En el otro extremo de la conexión, en el usuario final, que puede ser residencial o corporativo, se encuentra instalado el CPE (Customer Premises Equipament, Equipo Local de Cliente), que constituye el último eslabón de este tipo de redes y en donde acaba el flujo de transferencia de datos entre operador y el cliente final. Por las características de la señal transmitida en WiMax, el CPE no resulta aparatoso. Se trata de un pequeño dispositivo, como una mínima caja en la que asoma una antena, cuando la señal se pretende distribuir en una red LAN o se da servicio a varios puestos. Se instala en el exterior o interior del edificio y se conecta al punto de distribución. Por su tamaño y aspecto, en cualquier caso, resulta un elemento poco llamativo para el observador. Pero puede ser perfectamente una tarjeta PCMCIA, PCI o módulo USB que se inserte llanamente en el ordenador, cuando se trata de conexiones directas de equipos individuales. Es posible, incluso, encontrar portátiles que lo llevan integrado en su circuitería.
La conexión entre estos extremos, Torre Base y CPE, se puede producir de dos modos. Cuando se plantea un enlace LOS (Line of Sight), se trata de un enlace con visión directa entre ellos. Es decir, entre la Torre Base y los CPE de usuario no hay ningún obstáculo que se interponga en el intercambio de señal: existe visibilidad y una comunicación directa. Éste es el mejor de los casos y la comunicación se produce en las frecuencias altas, entre 12 y 66 GHz, consiguiendo un radio de cobertura extremadamente alto y las conexiones pueden alcanzar las mayores tasas de transmisión de estas especificaciones. Por el contrario, cuando los enlaces son del tipo NLOS (No Line of Sight, sin visión directa), la comunicación se produce sin contacto visual directo entre los extremos. La señal debe sortear obstáculos orográficos o constructivos y para evitar los problemas de interferencia que estos pueden introducir en la señal, se opera en las frecuencias más bajas, entre 2 y 11 GHz, lo que provoca que las velocidades de operación de los enlaces sea menor y la cobertura tenga una extensión mucho más reducida, situándose su alcance en una extensión similar a la que cubren las células de telefonía móvil. El primer tipo es frecuente que se produzca en entornos rurales, mientras que la segunda es propia de usuarios urbanitas, por razones obvias. No obstante, el peor de los escenarios posibles de WiMax, NLOS, es abrumadoramente superior en rendimiento y alcance que la más cuidada de las implementaciones WiFi.
Para la transmisión de señal entre los extremos, se utiliza la modulación OFDM (Orthogonal Frecuency División Multiplexing), con 256 portadoras y OFDMA (Orthogonal Frecuency División Multiple Access), con 2.048 portadoras. Técnicas de transmisión suficientemente probadas en otros ámbitos, como es WiFi y televisión digital, por cable o desde satélite, que permite altas tasas de transferencia incluso cuando las condiciones metereológicas no resulten favorables. Una modulación que es apropiada para las transmisiones de flujo sostenido como para aquellas otras que se producen a ráfagas, lo que este tipo de conexión está capacitado para llevar datos de cualquier tipo de servicio en IP: voz, datos y también vídeo. Para establecer el mejor enlace posible, el estándar define mecanismos de modulación adaptativa, que permite que la estación base y los equipos receptores de usuario negocien las condiciones de la modulación a emplear, según las características de cada enlace de radio. Una facilidad que se refuerza con el empleo de antenas mejoradas, “smart antenas”, que incrementan la eficiencia y cobertura de la comunicación, aprovechando la experiencia tecnológica de la telefonía móvil 3G para este componente.
Del mismo modo, las transmisiones del estándar 802.16 se definen en los niveles más bajos del modelo de conexión informático, en el nivel físico y en el nivel de Control de Enlace Lógico de Datos, en LLC (Logical Link Controller), que define una única capa que actúa como interfaz de acceso al medio, por lo que el enlace se produce con independencia del transporte que se quiera utilizar, lo que permite el empleo o compatibilidad con distintos modos de señalización: Ethernet, ATM, Token Ring y otros. Una característica que le proporciona una gran flexibilidad para ser utilizada en multitud de situaciones como solución inalámbrica adecuada de amplio espectro y, algo importante, de forma segura. El estándar 802.16 contempla en sus protocolos la seguridad con mecanismos que aportan privacidad y criptografía a las comunicaciones. Soporta algoritmos de encriptación avanzados como es AES (Advaced Encryption Standard), autenticación con certificados X.509 usando DES (Data Encription Standard), en modo CBC (Cipher Block Chaining, Encadenado de Bloques Encriptados) y Triple DES (3DES). El nivel de seguridad en las transmisiones de las conexiones inalámbricas ha evolucionado. WiMax es un claro ejemplo de ello y las redes inalámrbicas tienen en la actualidad un nivel de seguridad equiparable al que se da en redes cableadas.
Más allá de una simple conexión
Con estas características y prestaciones, WiMax se plantea como una atractiva solución de conexionado en situaciones en donde el rendimiento y coste son factores determinantes para establecer enlaces apropiados para cubrir necesidades que vayan más allá de la simple conexión. Como evolución de las redes WiFi convencionales, resuelve los principales defectos de éstas: seguridad, calidad y ancho de banda. Así, con los 75 Mbps que pueden lograrse con el WiMax fijo (802.16d) sobre extensiones de 50 kilómetros, esta tecnología se encuentra capacitada para soportar aplicaciones exigentes con el medio de transmisión, aquellas más sensibles a la latencia y que en la practica son las que aportan valor real a cualquier enlace, como es la transmisión de voz e imagen, Voz sobre IP y videoconferencia, por ejemplo. Servicios que de siempre y por definición, se ha descartado su canalización en redes inalámbricas. Mientras que WiFi fue pensada y desarrollada únicamente para transmitir datos, WiMax surge con intención de soportar cualquier servicio IP y, desde esta base, la diferencia entre ellas no hay que buscarla únicamente en el caudal de transmisión. El soporte para Calidad de Servicio (QoS), y una modulación mucho más compleja le permiten disponer de los mecanismos necesarios con los que poder asumir esas aplicaciones con un nivel de calidad y seguridad adecuados. WiMax posibilita un único enlace muy flexible para el suministro de servicios “triple play” (voz, video y datos), puesto que puede plantearse como un transporte LAN /WAN por sí mismo o combinarse con el resto de conexiones, cableadas o no, para distribuir capacidad de banda ancha en situaciones en las que por otros medios resulta inviable tecnológicamente o no compensa en lo monetario.
Esto hace que en el segmento de los operadores y proveedores de servicios de Internet (ISP) también tenga predicamento, pues abre nuevos horizontes para sus posibilidades de negocio. Esta tecnología les permite conformar soluciones eficaces con las que llegar a los potenciales clientes que demandan sus servicios pero no disponen de una cobertura de comunicaciones adecuada. Naves dispersas en polígonos industriales, instalaciones en las afueras de núcleos urbanos y, cómo no, el medio rural, en donde es endémica la falta de infraestructuras de comunicaciones, disponen ya de una oferta de conectividad que en cuanto a técnica es viable, además de por calidad y, lo más importante, muy asequible económicamente. No necesita de una aparatosa ni compleja instalación, por lo que posibilita que puedan contar con todos los servicios disponibles en banda ancha, allí donde hasta ahora era impensable. Se da la paradoja de pequeñas poblaciones que no tienen cobertura telefónica de ningún tipo y, sin embargo, los vecinos disponen de acceso a Internet, sin envidiar las prestaciones del ADSL.
La evolución de la demanda de conectividad puede resumirse a modo de lema olímpico: más lejos, más rápido, más seguro. Una sociedad cada vez más tecnificada en lo más cotidiano con la movilidad como base de cualquier actividad provoca el desarrollo acelerado de la tecnología necesaria para satisfacer esas necesidades. Usuarios generando una demanda que absorbe rápidamente cualquier avance, operadores de comunicaciones e integradores que ven en toda novedad una oportunidad de negocio y fabricantes obligados a responder a estas expectativas a marchas forzadas, conforma un escenario en la que todos los actores parecen ir siempre un paso por delante en el guión.
Desde hace bastante tiempo, las redes inalámbricas WiFi han sido la piedra angular sobre la que se ha sustentado el entramado de las comunicaciones para dispositivos portátiles y como medio barato de acercar el ordenador a donde el cable no llega. Los usuarios pueden estar en cualquier sitio y, junto a ellos, quieren que esté su ordenador. Sin duda, en este marco, las redes sin hilos han ganado en facilidad, confiabilidad y prestaciones, pero siempre dentro de unas limitaciones que ya están ampliamente superadas y, más que representar una solución de conectividad, hoy por hoy suponen una frustración para conseguir todas las capacidades disponibles en el ordenador, tanto para usuarios domésticos y corporativos. Y si en el ámbito urbano mejor dotado en infraestructuras de comunicación no todo el mundo tiene las mismas oportunidades de cobertura y acceso, en el ámbito rural las carencias pueden llegar a ser descorazonadoras para cualquiera que tenga un mínimo de interés de participar en su tiempo de la Sociedad de la Información. Las soluciones, que haberlas hay, cuando no son inviables en lo económico, son complicadas técnicamente hablando. Éstas son las circunstancias que han obligado a replantear la conectividad WiFi y han establecido el marco sobre el que definir las características evolutivas. El resultado es WiMax (World Wide Interoperatibility for Microwave Access).
Bajo el nombre comercial de WiMax se cobijan un grupo de tecnologías de conexión inalámbricas que surgieron desde las especificaciones de WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network, Redes Inalámbricas de Área Metropolitana), que se apoya en un consorcio de fabricantes, unidos para promocionar esta tecnología y asegurar la compatibilidad de los distintos desarrollos que se lanzan al mercado: Foro WiMax. Del esfuerzo de esta agrupación de fabricantes surgen las especificaciones estandarizadas 802.16 que, desde el año 2001, han ido evolucionando para dar lugar a distintas revisiones con las que mejorar las prestaciones y adaptabilidad de este modo de conexión sin hilos, para conseguir cubrir distancias de hasta 50 kilómetros con caudales de 75 Mbps.Los sistemas WiMax actuales se basan en dos normas que refunden todas las especificaciones que se han ido desarrollando para esta tecnología, en lo que se ha dado en llamar Broadband Wireless Acces (BWA, Acceso Inalámbrico de Banda Ancha). Por una parte se encuentra el estándar IEEE 802.16-2004, orientado a definir las comunicaciones entre emisor y receptor conectados con visión directa entre ellos, similar a la conectividad por infrarrojos. La segunda, la norma HiperMAN de ETSI (European Telecommunications Standard Institute), que define la utilización de frecuencias entre los dos extremos de la conexión sin que exista visión directa entre ellos, como ocurre en Bleutooth, y con capacidad para sortear obstáculos que pudiera existir en el recorrido de la señal.
Esquema de conexión
Así, en líneas generales, el esquema simple de despliegue de WiMax consta de dos elementos básicos que conforman los puntos de la conexión. En un extremo se encuentra la Torre o Estación Base, elemento que se identifica normalmente con un operador de comunicaciones, en donde se ubican una o varias antenas con las que se retransmite la señal. Este elemento puede ser una torre como tal en donde se anclan las antenas o puede tratarse de una pequeña edificación en algún lugar elevado, como otro edificio o un altozano. Las antenas que se ubican en este extremo pueden ser omnidireccionales (cuando los usuarios a los que se da servicio están localizados en todas las direcciones, lo más habitual), sectoriales (cuando sólo se trata de cubrir sectores específicos del territorio de cobertura, normalmente en 60, 90 y 120 grados), o antenas de panel (se utilizan para conexiones punto a punto, cuando se quiere cubrir una gran distancia y se necesita una tasa de transferencia alta.) En una Torre o Estación Base pueden coincidir distintos tipos de antenas, con las que atender distintas necesidades y oferta de servicio para abonados. Un mismo enlace radiado de WiMax tiene capacidad para proporcionar varios canales por conexión física y atender a múltiples suscriptores, cada uno de ellos tratados privadamente, con protocolos y nivel de servicio diferenciados para cada uno de ellos, según lo que puedan contratar individualmente.
En el otro extremo de la conexión, en el usuario final, que puede ser residencial o corporativo, se encuentra instalado el CPE (Customer Premises Equipament, Equipo Local de Cliente), que constituye el último eslabón de este tipo de redes y en donde acaba el flujo de transferencia de datos entre operador y el cliente final. Por las características de la señal transmitida en WiMax, el CPE no resulta aparatoso. Se trata de un pequeño dispositivo, como una mínima caja en la que asoma una antena, cuando la señal se pretende distribuir en una red LAN o se da servicio a varios puestos. Se instala en el exterior o interior del edificio y se conecta al punto de distribución. Por su tamaño y aspecto, en cualquier caso, resulta un elemento poco llamativo para el observador. Pero puede ser perfectamente una tarjeta PCMCIA, PCI o módulo USB que se inserte llanamente en el ordenador, cuando se trata de conexiones directas de equipos individuales. Es posible, incluso, encontrar portátiles que lo llevan integrado en su circuitería.
La conexión entre estos extremos, Torre Base y CPE, se puede producir de dos modos. Cuando se plantea un enlace LOS (Line of Sight), se trata de un enlace con visión directa entre ellos. Es decir, entre la Torre Base y los CPE de usuario no hay ningún obstáculo que se interponga en el intercambio de señal: existe visibilidad y una comunicación directa. Éste es el mejor de los casos y la comunicación se produce en las frecuencias altas, entre 12 y 66 GHz, consiguiendo un radio de cobertura extremadamente alto y las conexiones pueden alcanzar las mayores tasas de transmisión de estas especificaciones. Por el contrario, cuando los enlaces son del tipo NLOS (No Line of Sight, sin visión directa), la comunicación se produce sin contacto visual directo entre los extremos. La señal debe sortear obstáculos orográficos o constructivos y para evitar los problemas de interferencia que estos pueden introducir en la señal, se opera en las frecuencias más bajas, entre 2 y 11 GHz, lo que provoca que las velocidades de operación de los enlaces sea menor y la cobertura tenga una extensión mucho más reducida, situándose su alcance en una extensión similar a la que cubren las células de telefonía móvil. El primer tipo es frecuente que se produzca en entornos rurales, mientras que la segunda es propia de usuarios urbanitas, por razones obvias. No obstante, el peor de los escenarios posibles de WiMax, NLOS, es abrumadoramente superior en rendimiento y alcance que la más cuidada de las implementaciones WiFi.
Para la transmisión de señal entre los extremos, se utiliza la modulación OFDM (Orthogonal Frecuency División Multiplexing), con 256 portadoras y OFDMA (Orthogonal Frecuency División Multiple Access), con 2.048 portadoras. Técnicas de transmisión suficientemente probadas en otros ámbitos, como es WiFi y televisión digital, por cable o desde satélite, que permite altas tasas de transferencia incluso cuando las condiciones metereológicas no resulten favorables. Una modulación que es apropiada para las transmisiones de flujo sostenido como para aquellas otras que se producen a ráfagas, lo que este tipo de conexión está capacitado para llevar datos de cualquier tipo de servicio en IP: voz, datos y también vídeo. Para establecer el mejor enlace posible, el estándar define mecanismos de modulación adaptativa, que permite que la estación base y los equipos receptores de usuario negocien las condiciones de la modulación a emplear, según las características de cada enlace de radio. Una facilidad que se refuerza con el empleo de antenas mejoradas, “smart antenas”, que incrementan la eficiencia y cobertura de la comunicación, aprovechando la experiencia tecnológica de la telefonía móvil 3G para este componente.
Del mismo modo, las transmisiones del estándar 802.16 se definen en los niveles más bajos del modelo de conexión informático, en el nivel físico y en el nivel de Control de Enlace Lógico de Datos, en LLC (Logical Link Controller), que define una única capa que actúa como interfaz de acceso al medio, por lo que el enlace se produce con independencia del transporte que se quiera utilizar, lo que permite el empleo o compatibilidad con distintos modos de señalización: Ethernet, ATM, Token Ring y otros. Una característica que le proporciona una gran flexibilidad para ser utilizada en multitud de situaciones como solución inalámbrica adecuada de amplio espectro y, algo importante, de forma segura. El estándar 802.16 contempla en sus protocolos la seguridad con mecanismos que aportan privacidad y criptografía a las comunicaciones. Soporta algoritmos de encriptación avanzados como es AES (Advaced Encryption Standard), autenticación con certificados X.509 usando DES (Data Encription Standard), en modo CBC (Cipher Block Chaining, Encadenado de Bloques Encriptados) y Triple DES (3DES). El nivel de seguridad en las transmisiones de las conexiones inalámbricas ha evolucionado. WiMax es un claro ejemplo de ello y las redes inalámrbicas tienen en la actualidad un nivel de seguridad equiparable al que se da en redes cableadas.
Más allá de una simple conexión
Con estas características y prestaciones, WiMax se plantea como una atractiva solución de conexionado en situaciones en donde el rendimiento y coste son factores determinantes para establecer enlaces apropiados para cubrir necesidades que vayan más allá de la simple conexión. Como evolución de las redes WiFi convencionales, resuelve los principales defectos de éstas: seguridad, calidad y ancho de banda. Así, con los 75 Mbps que pueden lograrse con el WiMax fijo (802.16d) sobre extensiones de 50 kilómetros, esta tecnología se encuentra capacitada para soportar aplicaciones exigentes con el medio de transmisión, aquellas más sensibles a la latencia y que en la practica son las que aportan valor real a cualquier enlace, como es la transmisión de voz e imagen, Voz sobre IP y videoconferencia, por ejemplo. Servicios que de siempre y por definición, se ha descartado su canalización en redes inalámbricas. Mientras que WiFi fue pensada y desarrollada únicamente para transmitir datos, WiMax surge con intención de soportar cualquier servicio IP y, desde esta base, la diferencia entre ellas no hay que buscarla únicamente en el caudal de transmisión. El soporte para Calidad de Servicio (QoS), y una modulación mucho más compleja le permiten disponer de los mecanismos necesarios con los que poder asumir esas aplicaciones con un nivel de calidad y seguridad adecuados. WiMax posibilita un único enlace muy flexible para el suministro de servicios “triple play” (voz, video y datos), puesto que puede plantearse como un transporte LAN /WAN por sí mismo o combinarse con el resto de conexiones, cableadas o no, para distribuir capacidad de banda ancha en situaciones en las que por otros medios resulta inviable tecnológicamente o no compensa en lo monetario.
Esto hace que en el segmento de los operadores y proveedores de servicios de Internet (ISP) también tenga predicamento, pues abre nuevos horizontes para sus posibilidades de negocio. Esta tecnología les permite conformar soluciones eficaces con las que llegar a los potenciales clientes que demandan sus servicios pero no disponen de una cobertura de comunicaciones adecuada. Naves dispersas en polígonos industriales, instalaciones en las afueras de núcleos urbanos y, cómo no, el medio rural, en donde es endémica la falta de infraestructuras de comunicaciones, disponen ya de una oferta de conectividad que en cuanto a técnica es viable, además de por calidad y, lo más importante, muy asequible económicamente. No necesita de una aparatosa ni compleja instalación, por lo que posibilita que puedan contar con todos los servicios disponibles en banda ancha, allí donde hasta ahora era impensable. Se da la paradoja de pequeñas poblaciones que no tienen cobertura telefónica de ningún tipo y, sin embargo, los vecinos disponen de acceso a Internet, sin envidiar las prestaciones del ADSL.
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