Estamos de enhorabuena por la aparición de un nuevo estándar IEEE. Albentia Systems siempre ha apostado por los estándares de este organismo debido a su alta calidad, y son varios los estándares IEEE (aunque no todos), que han supuesto revoluciones tecnológicas de gran calado como las tecnologías Ethernet, WiFi, Bluetooth o WiMAX.

Sin embargo, volvemos a ser testigos de un desconocimiento total de aspectos tecnológicos y de los objetivos de cada estándar. Por lo menos por parte de los que se dedican a divulgar los avances tecnológicos. Y ese desconocimiento parece ser aún mayor en España, como demuestran los anteriores titulares.

En primer lugar, el IEEE 802.22 no tiene ABSOLUTAMENTE NADA que ver con WiFi. De hecho se acercaría algo más a WiMAX por su estructura MAC entramada y por tratarse de una tecnología de acceso, pero esa semejanza también es extremadamente remota. Es un nuevo estándar. Punto. Del mismo modo que Bluetooth no tiene nada que ver con WiFi (con uno tengo el manos-libres del coche y con el otro me conecto al router inalámbrico para acceder a Internet), 802.11 (WiFi) y 802.22 no tienen ningún punto en común, salvo que ambas son tecnologías inalámbricas, punto-multipunto y pueden operar si licencia (puntos que también comparte WiMAX). Que quede bien claro: 802.22 no es WiFi. Precisamente porque es 802.22, y no 802.11. Esos dos numeritos tienen una importancia extraordinaria. Porque también hay 802.3 (Ethernet), y a nadie en su sano juicio se le ocurre llamar WiFi al cable Ethernet.

¿Querrán decir “Wireless” en lugar de “WiFi”? Lo desconozco, pero decir que 802.22 es “el WiFi de largo alcance” es como decir que los aviones son “los camiones que vuelan”. Desde luego un titular del tipo “Airbus lanza al mercado el nuevo camión que vuela” resultaría bastante desconcertante. Pues con WiFi y 802.22 pasa lo mismo.

Dicho lo anterior, estamos ante un nuevo estándar, que nada tiene que ver con WiFi, ni con WiMAX, ni con Bluetooth, ni con nada. No es mejor ni peor. Simplemente diferente. Por eso tiene reservado un nuevo número en mundo de los estándares IEEE 802: El “22”.

Entonces, ¿de qué trata el nuevo estándar IEEE 802.22?

El estándar IEEE 802.22 define una tecnología inalámbrica, de banda ancha, que no requiere licencia para operar, y que permite dar conectividad en redes punto-multipunto operando en la banda espectral que va desde los 54 MHz hasta los 862 MHz. Hasta ahora poca novedad introduce este estándar, si no fuese por la última parte de la frase. El espectro 54-862MHz no está libre en absoluto. Está usado por los canales de televisión, telefonía móvil, redes de emergencias, emisoras de radio…

Para poder operar sin licencia en esas bandas operadas por servicios que sí pagan licencia (emisoras de TV y operadores de telefonía móvil), es necesario que la tecnología sea capaz de aprovechar los huecos que dejan en el espectro esas aplicaciones, sin molestar en absoluto. Es lo que se llama “radio cognitiva”, un sistema mediante el que se analiza el espectro radioeléctrico, y se buscan huecos disponibles para transmitir. Esos huecos pueden cambiar rápidamente en el tiempo, por lo que el sistema debe ser capaz de adaptarse, pues bajo ningún concepto se puede interferir a las aplicaciones mencionadas. Las técnicas de radio cognitiva forman el espíritu del estándar IEEE 802.22.

Como estándar del IEEE, el 802.22 sólo define la capa física, que es OFDMA, y capa MAC,  que es entramada y determinista para permitir QoS (de ahí su mayor similitud con WiMAX). Ambas capas PHY y MAC están totalmente afectadas por la necesidad de radio cognitiva. 802.22 es una tecnología de acceso como WiMAX, motivo por el que comparten muchos aspectos en su capa MAC. Sin embargo, 802.22 incorpora además el aspecto de radio cognitiva para poder operar (si le dejan) en esas bandas tan ocupadas.

Y es que hay que analizar otro punto fundamental: el aspecto regulatorio. ¿Permitirán usar una tecnología que transmitirá en las bandas asignadas a aplicaciones como radio, TV, telefonía móvil o redes de emergencias?

El IEEE es un organismo estadounidense, por lo que lleva tiempo trabajando con la FCC (Comisión Federal para las Comunicaciones), que es el organismo regulador del espectro en Estados Unidos, para definir el 802.22 y cómo se podría transmitir sin molestar en las bandas 54-862MHz.

En Europa tenemos las directivas de la Unión Europea, que se basan en las recomendaciones ETSI (Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicación). La tecnología y las bandas de frecuencia empleadas por la TV y la telefonía móvil son muy diferentes en Estados Unidos y Europa. Con tal motivo, convendría esperar a ver si el IEEE 802.22 podrá ser empleado en Europa, pues requerirá aprobación por los organismos reguladores, y por ahora no ha habido movimiento al respecto. Eso quiere decir que incluso en el caso de que aparezcan dispositivos IEEE 802.22 en el mercado  (pocos fabricantes apuestan por ello por ahora), no se podrán emplear en Europa hasta que los organismos reguladores lo permitan. No olvidemos que la semana pasada los operadores de telefonía móvil pagaron 1.305 millones de euros por las nuevas bandas de 800MHz en España. Esa cantidad sería suficiente para proporcionar infraestructura WiFi gratis a todos los ciudadanos de España. No creo que quieran andarse con bromas sobre el uso de su espectro .

En conclusión, estamos ante un nuevo estándar que aporta algo nuevo al mundo: ser el primer estándar que incorpora radio cognitiva. Como todo estándar IEEE, está realmente bien definido e incorpora los últimos avances tecnológicos. Esperemos que tenga éxito. Habrá que ver si se autoriza su uso, y en tal caso, qué potencial rendimiento tendría teniendo en cuenta el uso del espectro en Europa.

Una vez más, desafortunadamente, hay una gran distancia entre lo prometido por quien ofrece esta tecnología, o por lo que algunos pretenden hacer creer, y lo que realmente se puede llegar a conseguir.

En esta entrada voy a comentar sobre la ventaja de la tecnología WiFi-Mesh frente a otras tecnologías inalámbricas, que no es otra que la de maximizar la conectividad eliminando nodos ocultos y facilitar el despliegue mediante la existencia de rutas alternativas. Pero también hablaré sobre sus importantes desventajas, que son la ausencia total de calidad de servicio (QoS) y la imposibilidad de proporcionar elevadas capacidades. Debido a estas desventajas, la tecnología WiFi-Mesh está totalmente desaconsejada para aplicaciones que sí requieren QoS, como es la telefonía IP, y más aún para aplicaciones que requieran una alta capacidad además de QoS, como es vídeo-vigilancia o vídeo-conferencia.

Con esto no quiero atacar a la tecnología “WiFi-Mesh”. Bienvenida sea, y espero que aporte sus ventajas para ayudar a proporcionar acceso básico a Internet. Esta entrada, como muchas otras de este blog, pretende advertir de los riesgos de sacar a una tecnología del entorno para el que fue concebida, ya sea WiFi-Mesh, Wifi, WiMAX, Bluetooth o lo que sea. Cada tecnología, en base a sus capacidades y en cómo ha sido concebida, es apta para un tipo de escenario y aplicación. Pues bien, en esta entrada advierto del uso de redes malladas para aplicaciones que requieren alta capacidad como Internet en Banda Ancha, o calidad de servicio, como voz, vídeo o cualquier otra aplicación en tiempo real. No se concibieron para eso.

Dejo para una entrada futura la descripción de la tecnología WiFi-Mesh y el análisis de qué ofrecen los fabricantes bajo esa denominación no estándar. Prefiero centrarme ahora en las características de las topologías Mesh (malladas), ya que las ventajas e inconvenientes mencionados se justifican en la propia esencia de las redes malladas. Es decir, las redes malladas, sea cual sea la tecnología sobre la que estén soportadas, ofrecen máxima conectividad, pero no pueden ofrecer ni QoS ni alta capacidad. Comenzamos.

Las tecnologías inalámbricas punto-multipunto suelen basarse en una estructura en estrella. Un nodo central (la estación base) proporciona conectividad a un determinado número de terminales remotos. Esta estructura puede darse en la red de acceso, proporcionando conectividad a los terminales de usuario final, o en la red de transporte, proporcionando conectividad a nodos intermedios o estaciones base que a su vez dan conectividad a los usuarios finales. De hecho, en el caso de “WiFi-Mesh”, la red mallada forma parte de la estructura de transporte, no de la red de acceso, que es WiFi estándar (no mallado). El análisis que hago de las tecnologías malladas es indiferente de si hablamos de redes de acceso o redes de transporte. Las conclusiones son las mismas aunque cambien algunos nombres. Repito que no pretendo analizar las implementaciones “WiFi-Mesh” en detalle, sino centrarme en el aspecto “mesh” o “red mallada”.

En base a lo expuesto en el párrafo anterior, por “terminal remoto” entiéndase nodo suscriptor o terminal de usuario en el resto de esta entrada, ya sea de red de acceso o de transporte. Y por “estación base” entiéndase nodo central o punto de acceso, ya sea de red de acceso o red de transporte. Y es que para poder garantizar calidad de servicio debe hacerse extremo a extremo. Si en un punto de la red no se soporta QoS, ya sea en acceso o transporte, no existirá QoS extremo a extremo.

Tras esta aclaración, la estación base permite conectividad de los terminales remotos con la red de transporte o backbone. En redes convencionales (no malladas), la comunicación directa entre dos terminales remotos sin pasar por el nodo central no está permitida, y siempre debe pasar a través de la estación base.

En una red mallada o “mesh”, la comunicación directa entre terminales remotos sí está permitida. De este modo, un terminal que no cuente con una buena calidad de enlace con la estación base puede optar por comunicarse directamente con otro terminal que sí cuente con buena conectividad con la estación base. Es decir, la comunicación entre un terminal remoto y la estación base puede realizarse a través de otros terminales remotos. De este modo se maximiza la conectividad de la red, ya que cada terminal se convierte en un nuevo nodo a través del cual se pueden conectar otros terminales.

En base a lo expuesto, las redes con topología mesh permiten maximizar la cobertura, ya que cualquier terminal puede encontrar un camino disponible para comunicarse con la estación base, ya sea directamente, o a través de uno o varios terminales que actúan de puentes para alcanzar finalmente la estación base. Esto simplifica notablemente la infraestructura de red, y además permite que esa infraestructura sea “dinámica”, ya que en caso de caída de un enlace un terminal puede encontrar una ruta alternativa de comunicación.

Conceptualmente, las redes malladas son prometedoras. Pero si analizamos la realidad, nos planteamos dos cuestiones:

1)      El estándar IEEE 802.16 (WiMAX) en su edición de 2004 contemplaba un modo de operación Mesh, que permitía comunicación directa entre terminales remotos sin pasar por la estación base. Sin embargo, es la última edición del estándar (IEEE 802.16-2009), se ha eliminado toda mención a topologías Mesh. ¿Por qué se ha eliminado el modo mesh del estándar?

2)      Uno de los principales quebraderos de cabeza de los operadores de telefonía móvil es lograr cobertura dentro de edificios, en todos los rincones. De este modo habilitan que el usuario pueda efectuar llamadas en todo lugar. El uso de una topología mesh sería de gran ayuda en este entorno. En una topología mesh, todos los teléfonos del mundo actuarían como nodos mesh, por lo que en caso de que un terminal no contase con cobertura directamente desde la estación base, podría conectarse a ésta a través de uno o más teléfonos que actuarían de “repetidor”. La transmisión iría saltando de teléfono en teléfono hasta llegar a uno que tuviese cobertura de la estación base. De este modo la cobertura de la telefonía móvil sería prácticamente universal. Los operadores de telefonía móvil pagarían miles de millones de euros por una tecnología de ese tipo. Sin embargo, este tipo de topología tan atractivo no existe. ¿Por qué no existe modo mesh en telefonía móvil con la enorme reducción de coste de infraestructura que ello supondría?

El concepto de red mesh es un “caramelo conceptual”, el sueño de cualquier operador inalámbrico o celular, algo demasiado bueno para ser cierto. Pero algo falla cuando ni el mundo WiMAX ni el GSM/3G/LTE lo contempla.

No olvidemos que tanto WiMAX como el mundo GSM/3G/LTE están orientados a soportar QoS para ofrecer la máxima capacidad en aplicaciones críticas como voz y vídeo. Es curioso que la única tecnología que habla de “modo mesh” es WiFi, de sobra conocida por su incapacidad de soportar calidad de servicio. Si WiFi no soporta voz ni vídeo, ¿por qué lo va a hacer WiFi-mesh?

El principal problema de las topologías mesh es que no son aplicables al mundo inalámbrico si se desean soportar servicios como telefonía, transmisión de vídeo o acceso en banda ancha. Es decir, cualquier red mesh inalámbrica NO puede proporcionar calidad de servicio (QoS). Y los servicios mencionados exigen disponer de QoS.

¿Por qué las redes mesh inalámbricas no soportan QoS?

Por un motivo bien sencillo intrínseco a cualquier red mallada. En una red inalámbrica con múltiples terminales, hay un único medio de transmisión (el espectro) compartido por todos esos terminales. La única forma de conseguir calidad de servicio es garantizar que en cada momento sólo un terminal está transmitiendo, evitando colisiones entre dos o más terminales transmitiendo simultáneamente.

Por otra parte, es necesario un aprovechamiento máximo de ese espectro, por lo que deben evitarse momentos de silencio en los que ningún terminal transmite. Este aprovechamiento del espectro y garantía de ausencia de colisiones sólo se puede conseguir mediante la existencia de un “árbitro”. Este árbitro es un nodo de la red cuya función es dar permisos de transmisión a los terminales, asignando a cada uno un slot de tiempo concreto. Este nodo suele ser la Estación Base.

Una característica esencial para el soporte de QoS en redes inalámbricas Punto-Multipunto es la existencia de una estación base que organiza el acceso al medio compartido. Todas las tecnologías radio punto-multipunto que soportan QoS, como WiMAX y GSM/3G/LTE, cuentan con una arquitectura basada en la existencia de una estación base. Es el ingrediente fundamental para la calidad de servicio.

Además de eso, es indispensable contar con una red planificada y totalmente estática, ya que las aplicaciones en tiempo real exigen conocer la ruta exacta de la comunicación, y número de saltos antes de llegar al backbone.

El problema de las redes mesh es que se permite la comunicación directa entre terminales remotos, sin pasar por la estación base. Es más, por lo general la estación base desconoce la existencia de esa comunicación entre terminales, pues precisamente uno de los puntos más interesantes de las redes mesh es que permiten comunicar a terminales fuera de la cobertura de la estación base. Es decir, la comunicación entre los terminales remotos es una transmisión no regulada por la estación base. Es un uso no autorizado del espectro, totalmente contrario a la filosofía de QoS.

En algunas implementaciones “mesh” la comunicación directa entre terminales remotos se realiza en una frecuencia diferente a la comunicación entre terminales remotos y estación base. Sin embargo, el problema sigue estando ahí: las transmisiones entre terminales remotos (modo mesh) no son reguladas, por lo que no pueden soportar QoS.

La topología mesh choca frontalmente con el componente esencial de redes inalámbricas con soporte de QoS. La calidad de servicio exige que las comunicaciones sean siempre entre terminal remoto y estación base, mientras que mesh permite comunicación entre terminales remotos sin pasar por la estación base.

Por otra parte, hemos indicado que la estación base se encarga además de que maximizar el aprovechamiento del espectro, lo que se traduce en una elevada capacidad neta. En redes mesh, las transmisiones no controladas por la estación base carecen de esta ventaja, por lo que las redes mesh no son capaces de proporcionar capacidades netas elevadas de modo sostenido y determinista.

Por último, la ventaja del “dinamismo” de las redes mesh es incompatible con el soporte de QoS, ya que la ruta de comunicación puede variar. Cualquier sistema de comunicación con rutas variables no puede garantizar el soporte de QoS, uno de los motivos por los que no hay calidad de servicio en Internet.

En definitiva, mesh maximiza la conectividad gracias a la posibilidad de que un terminal fuera de la cobertura de la estación base pueda comunicarse a través de otro terminal con mejor cobertura, y gracias a la posibilidad de contar con una infraestructura dinámica que puede adaptarse a la viabilidad o inviabilidad de enlaces, facilitando notablemente el despliegue y simplificando la planificación. Sin embargo, estas transmisiones entre terminales remotos no controladas por la estación base y este “dinamismo” imposibilitan el soporte de aplicaciones con QoS, y no permiten una alta capacidad.

WiFi-Mesh, o cualquier otra tecnología “mesh” es perfectamente válida para servicios sin soporte de calidad de servicio, como navegación web o correo electrónico, pero es totalmente desaconsejable para aplicaciones como telefonía IP, servicios en tiempo-real, vídeo-vigilancia, vídeo-conferencia o descarga de grandes ficheros.

Y repito, este problema no se debe a que sea WiFi (que de hecho no soporta QoS en sí misma). Si existiese WiMAX-Mesh ocurriría lo mismo. Es un problema intrínseco al concepto de red mallada, independientemente de la tecnología que lo soporte, independientemente de que la parte mallada sea la red de acceso o la red de transporte.

Recordemos el simple razonamiento que nos llevaba a la conclusión de la inviabilidad de las aplicaciones móviles en banda libre:

1)      La movilidad implica pérdidas de propagación enormes, ya que exige propagación sin línea de vista (NLOS), atravesando obstáculos, con rebotes, y además requiere el uso de terminales USB/PDA de baja potencia y antenas de baja ganancia.

2)      Estas enormes pérdidas deben ser compensadas por algún tipo de mecanismo que permita comunicación tanto en sentido descendente (de la estación base al terminal de usuario), como en sentido ascendente (del terminal de usuario a la estación base).

3)      La única forma de reforzar el enlace descendente y compensar las enormes pérdidas típicas de un escenario de movilidad es el empleo de una alta potencia de transmisión en la estación base, acompañado de radios de cobertura pequeños.

4)      El empleo de alta potencia de transmisión en las estaciones base está restringido a las bandas licenciadas.

Aún así, parece que hay integradores e ingenierías (aunque me pregunto cuántos ingenieros tienen en plantilla), que proponen tecnología WiMAX móvil basada en 802.16e-2005 en banda libre a Administraciones Públicas, quienes totalmente indefensas no pueden negarse a la supuesta “mejor tecnología”.

Así que insistimos en el tema: La movilidad en banda libre no es posible. Y por si alguien duda de los argumentos anteriormente expuestos, aquí van otros hechos que justifican nuestras afirmaciones:

a)      Dicho 802.16e-2005, mal denominado “estándar” (no es un estándar, sino una enmienda ya incluida en el único estándar en vigor IEEE 802.16-2009), lo dice bien claro en su portada: “Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in LICENSED BANDS”. Es decir, que ese mismo documento indica sin lugar a dudas que lo que dice es para bandas licenciadas. En letras bien grandes, en la misma portada. ¿Es injusto el IEEE vetando la movilidad a las bandas libres? No es injusto. Simplemente son ingenieros con mucha experiencia que saben lo que se puede y lo que no se puede hacer en el universo en que vivimos.

b)      En el mundo somos varios los fabricantes de equipamiento WiMAX, para aplicaciones fijas y móviles, en bandas libres y licenciadas. Pero sólo uno ha decidido sacar equipamiento denominado “móvil en banda libre”. Los demás nos abstenemos. No porque no seamos capaces de hacerlo, pues todos podemos, sino porque no tiene sentido. Me pregunto si esta estrategia de hacer lo que nadie quiere hacer es más una nueva maniobra de ese fabricante para escapar de la interoperabilidad.

c)       Curiosamente, los terminales de usuario que proporciona ese único fabricante con tecnología móvil en banda libre son tan fijos como los que proporcionamos los demás. Es decir, sus terminales son fijos, con su caja de intemperie, alimentación PoE y antena directiva integrada. Ninguno de esos terminales podría ser catalogado como “móvil”. Entonces, ¿dónde reside la movilidad? ¿no será que hasta ese mismo fabricante es perfecto conocedor de que no es posible la movilidad en banda libre?

d)      Las tecnologías móviles son más antiguas que WiMAX. Todos conocemos otras tecnologías móviles como GSM y 3G (UMTS). Ninguna de ellas opera en banda libre. Los fabricantes son libres de hacer el producto que quieran, pero ningún fabricante a nivel mundial ha desarrollado terminales GSM o 3G en banda libre, y no existe ni una sola red en el mundo que ofrezca movilidad en banda libre con esas tecnologías, ni siquiera pequeñas redes de auto-prestación de ayuntamientos o empresas privadas. Por algo será.

e)      Lo mismo ocurre con la nueva tecnología móvil LTE. Nadie la plantea para uso en banda libre.

f)       Los operadores móviles pagan auténticas barbaridades por licencias de espectro, sin desperdiciar ni un segundo en estudiar el uso de las bandas libres, que les saldrían gratis. Basta recordar que Telefónica llegó a pagar 8.409 millones de Euros (1,4 billones con “b” de las antiguas pesetas) por las licencias UMTS en Alemania. Con ese dinero se pueden crear cientos de fabricantes que creasen productos UMTS en banda libre y ahorrarse unos cuantos cientos de millones de Euros para sus accionistas. Aún así no lo hicieron. Por algo será.

g)      El nuevo Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias (CNAF) publicado por el Ministerio de Industria Turismo y Comercio, libera la banda de 5.8GHz en España para aplicaciones FBWA (Fixed Broadband Wireless Access), donde la “F” es de “fijo”. Ni se mencionan las aplicaciones móviles.

h)      El Foro WiMAX no certifica ningún producto en banda libre que siga las especificaciones móviles del estándar 802.16.

i)        Hasta ahora no he conocido ni un solo ingeniero de telecomunicación conocedor de tecnologías Wireless que defienda la movilidad en banda libre, o por lo menos nadie que se atreva a defenderlo técnicamente.

Seguro que hay muchos otros argumentos sencillos y de enorme peso como los expuestos. Todos ellos deberían ser más que suficientes para rechazar de entrada cualquier propuesta que sugiera movilidad en banda libre.

Imaginemos un operador que quiere ofrecer tres paquetes comerciales de datos y uno de voz:

• Datos básicos: hasta 1Mbps en bajada y hasta 256Kbps en subida.
• Datos premium: hasta 2Mbps en bajada y hasta 512Kbps en subida.
• Datos empresa: hasta 2Mbps en subida y bajada con garantía de 512Kbps.
• Voz: canal de voz calidad RDSI.

Por supuesto, el objetivo que tiene el operador de esta red es poder garantizar que sus clientes reciben el servicio comercial con la calidad apropiada. Así, las empresas que contraten el pack de datos empresa, querrán tener garantía absoluta de que, al menos, sus 512Kbps los van a poder usar, con independencia del uso de los usuarios de datos básicos y premium. Además, todos los usuarios que contraten el servicio de voz querrán que sus llamadas no se entrecorten cuando el tráfico de la red suba.

Con estos condicionantes comerciales y técnicos, la respuesta del estándar 802.16 (WiMAX) son los servicios o service flows. Como ya vimos en la entrada anterior, los servicios de datos son equivalentes a conexiones de datos individuales entre la estación base (BS) y los equipos de cliente (CPEs). Cada uno de estos servicios lleva asociados sus propios parámetros que lo definen. Los más importantes para el operador son:

• Tipo de servicio: en WiMAX se definen servicios de tipo UGS para aplicaciones de tráfico constante (no muy usados comercialmente); servicios de tipo erTPS/rTPS/nrTPS para aplicaciones con requerimientos de capacidad mínima garantizada y que se diferencian en las latencias que entregan al usuario final e ideales para productos de VoIP; y por último servicios de tipo BE (Best Effort o de mejor esfuerzo) empleados muy habitualmente para servicios de datos. Si bien el estándar define estos tipo solo en el UL, en general se aplican tanto al UL como al DL por los fabricantes e integradores.
• Tasa mínima garantizada y máxima sostenible: defininendo el tipo de servicio que será entregado al usuario.
• Prioridad: en caso de saturación, para dos servicios de la misma QoS, este parámetro indica a la BS a cuál debe dar prioridad.

La siguiente figura muestra un ejemplo básico de una red (click para ampliar):

Servicios sobre WiMAX (802.16)

En esta red, el operador ha definido un producto  premium de datos para el cliente CPE1. El cliente CPE2, tiene contratados dos productos, uno de datos básico y otro de voz. El resultado es, como se ve en la figura, que el cliente CPE1 tiene dos servicios de datos: uno de hasta 2Mbps en el DL y otro de hasta 512Kbps en el UL. Para cliente CPE2 los productos comerciales se mapean con cuatro servicios: en el DL uno de hasta 1Mbps para datos y otro de 64Kbps garantizados para la voz; en el UL uno de hasta 256Kbps para datos y otro de 64Kbps garantizados para la voz.

Si hubiese habido más clientes, el operador mapearía los servicios de datos WiMAX a los diferentes productos que estos contratasen. Mediante este mapeo, los clientes tienen la garantía de que los productos por los que pagan van a ser los servicios que van a recibir.

Así pues, el establecer servicios de datos asociados a los productos comerciales del operador tiene que:

• Definir los productos que se van a ofrecer: de datos o de voz; de alta capacidad, de baja o de media; con garantías mínimas o sin ellas…
• Definir los servicios WiMAX que van a soportar los productos comerciales: QoS, prioridades, UL/DL…
• Provisionar los servicios a los clientes en función de los productos comerciales que han contratado.

Beneficios de los servicios WiMAX

Algunos de los beneficios que obtienen el operador y sus clientes de este modelo son:

• El operador obtiene una mejora del uso de la capacidad radio, al evitar abusos y reducir sobreprovisiones, haciendo posible aumentar el número de usuarios por sector radio.
• El cliente obtiene un servicio de calidad y ajustado a lo que contrata, evitando que que otros clientes hagan abuso de su ancho de banda.
• Permite ofrecer nuevos servicios: la VoIP con calidad “Carrier Class” es ahora posible, ya que los servicios permiten establecer la máxima prioridad para las llamadas y evitar que el tráfico de la celda entrecorte la voz o haga las llamadas imposibles.
• En general, la experiencia del cliente mejora frente a otros medios de acceso radio e incluso supera en muchos casos la experiencia que se obtiene con medios cableados.

En resumen: los servicios de WiMAX permiten ofrecer al operador un modelo de datos equivalente al de un acceso cableado de última milla (QoS, separación voz y datos…) pero con todas las ventajas del acceso radio (inmediatez, reducción de costes…)

La última entrada de esta miniserie la dedicaremos al filtrado y clasificación de tráfico, o a cómo se puede conseguir separar el tráfico entre los diferentes servicios.

Crees que aún es tiempo de poder hacer una combinación de ambas soluciones  [802.16d y 802.16e] dependiendo del entorno para aprovechar las ventajas de uno y de otro? O se debe de ser contundente y deshechar por completo el estandar “d”?

En algún que otro sitio nos hemos encontrado con una forma de pensar similar: la idea de que WiMAX móvil (802.16e) es una tecnología más moderna que WiMAX fijo (802.16d). Nuestra respuesta a esta forma de plantearse la tecnología es clara:

Muchas gracias por tu comentario. Creo que la discusión no es si estándar e o estándar d o m. Si te fijas, el IEEE acaba de sacar la versión 2009 del estándar 802.16, con lo cual la oficial, la que hay ahora es la 802.16-2009. Bajo este estándar estan los modos fijo (tanto single carrier como OFDM, o antiguo d) como los modos móviles (el e), más otros estándares orientados a la gestión.

El problema es que ha habido, intencionadamente o no, un mensaje erróneo de que el estándar “d” es “más antiguo” que el “e”, y nada más lejos de la realidad. Ambos son igual de modernos (de hecho la última versión es la de 2009), y son simplemente dos modos distintos del estándar 802.16.

Entre ellos, como sabes, comparten gran cantidad de elementos en común, pero están pensados para aplicaciones muy diferentes. El modo fijo (también llamado d) está pensado para el acceso fijo con todas las implicaciones que tiene: gran capacidad radio tanto en sentido descendente como ascendente, CPEs enganchados a la red eléctrica, celdas de hasta 90-100 usuarios activos… Una implementación en banda libre de este modo fijo es ideal para aplicaciones de acceso rural en banda ancha: distancias medias, gran capacidad radio, coste contenido y un ROI interesante. Está claro que el modo móvil no tiene nada que ver: pensado para dispostivos de mano alimentados por baterías, mucha asimetría DL/UL, con necesidad de una fuerte infraestructura de core…

En esencia, y resumiendo, los antiguos “d” y “e” ya no existen como tales, si no que quedan recogidos en la versión 2009, ambos igual de modernos, ambos igual de nuevos, solo que pensados para aplicaciones y escenarios totalmente diferentes, ni mejores ni peores, simplemente apropiados para cada caso.

En el fondo, estos dos comentarios plantean e intentan resolver la duda que encabeza esta entrada: ¿es WiMAX fijo más antiguo que WiMAX móvil? La respuesta es básicamente: No. Ambos son modos de uso de un mismo estándar (actualmente el 802.16-2009) destinados a ser empleados en escenarios muy diferentes:

• WiMAX Fijo: uso en acceso en banda ancha en bandas libres y licenciadas con CPEs conectados a la red eléctrica y, generalmente, de exterior. Diseñado para dar gran capacidad tanto en el enlace descendente como en el ascendente. Permiten un uso con infraestructura de potencias medias/bajas y son ideales para su uso en aplicaciones de última milla y entornos rurales.
• WiMAX móvil: uso en acceso en banda ancha en bandas licenciadas y con CPEs en movilidad. Diseñados para dar gran robustez y bajo consumo a los dispositivos móviles a costa de sacrificar capacidad en el enlace ascendente. Está diseñado par el uso con infraestructura de potencias altas y son ideales para aplicaciones en movilidad.

Así pues, si alguien tiene dudas, solo ha de descargarse el estándar 802.16-2009 y ver cómo ambos modos, fijo y móvil están igual de “a la última”.

Los servicios permiten a una estación base (BS) y a sus clientes (SS o CPEs) intercambiar datos. Es por tanto necesario que existan dos tipos de servicios:

• Servicios de gestión: destinados a intercambiar la información que controlará el enlace entre BS y CPE.
• Servicios de datos: destinados a transmitir el tráfico de datos entre el CPE y la BS, tanto en sentido usuario -> red como red -> usuario.

Usar servicios para transportar datos, además de diferente a otras tecnologías, es fundamental para que WiMAX pueda ser lo que es y ofrecer garantías de QoS a nivel de operador. Cuando un CPE entra en una celda WiMAX, la BS negocia los servicios de datos (además de los de gestión) que se van a establecer para transmitir el tráfico. Cada uno de estos servicios lleva asociado, de forma independiente al resto de servicios:

• Un contrato de QoS: tasa máxima sostenida, tasa mínima garantizada, priorización, retardo máximo…
• Una política de filtrado: una serie de reglas que permitirán determinar qué paquetes de datos se van a cursar por el servicio.

Si echamos la vista atrás, y nos remontamos a la última entrada que dedicamos a la QoS,  recordaremos que para poder ofrecer calidad de servicio es necesario llevar a cabo dos procesos: 1- Clasificación del tráfico y 2- Asignación de recursos. La MAC WiMAX emplea estos servicios para llevar a cabo estas tareas. Cada uno de ellos se destinará a cursar el tráfico específico al que se desee asignar una QoS: VoIP, Vídeo o navegación web. En función del tipo de servicio que se preste sobre ellos, se asignarán unas políticas de filtrado y unos recursos en el medio.

Este método de transmisión de datos permite ser muy eficiente a la hora de asignar los recursos en un sistema compartido como es el medio radio y además proporciona control absoluto sobre el uso del ancho de banda, evitando abusos o simplemente que el propio tráfico de un usuario entrecorte las llamadas de voz del teléfono IP que tiene instalado. El resultado es una mejor experiencia de navegación y uso de servicios de valor añadido por parte de los usuarios de la red y una capacidad mejorada para proveer servicios de datos de diferentes niveles y servicios de valor añadido para el operador de la red.

Es responsabilidad del operador el definir qué servicios va a proveer sobre sus celdas y a qué usuarios. La tecnología 802.16 (WiMAX) permite al operador mapear directamente sus servicios comerciales sobre los servicios de transmisión de datos en el aire.

En las siguientes entradas de esta mini-serie hablaremos de cómo emplear estos servicios para proveer productos comerciales sobre celdas WiMAX.

Las aplicaciones móviles no son viables en bandas libres, o dicho de otra forma, son sólo aplicables a bandas licenciadas. No es un problema de interferencias o de uso restringido del espectro, aunque también cuenta. Son otros motivos más importantes los que justifican esta afirmación. Técnicamente es imposible soportar aplicaciones móviles en bandas de frecuencia con limitación de potencia, como es el caso de las bandas libres.

Como se trata de una tecnología orientada aplicaciones móviles, WiMAX móvil no es viable por tanto en banda libre. Esto no quiere decir que no pueda existir WiMAX móvil en banda libre, sino que no tiene mucho sentido. Esta afirmación se demuestra en cuatro pasos:

1) Las aplicaciones móviles requieren terminales tipo USB o PDA. El uso de este tipo de terminales no es una opción, sino una obligación. No tiene sentido una aplicación de movilidad con terminales que deben estar amarrados a un mástil o a una pared como los utilizados en aplicaciones fijas. Cualquier aplicación que no emplee terminales móviles tipo USB o PDA no es móvil.

2) El uso de terminales USB o PDA aumenta notablemente las pérdidas de propagación. Esto se debe a cuatro motivos:

• En primer lugar, la propagación de la señal entre el terminal de usuario y la estación base no cuenta con línea de vista en el caso de los terminales USB/PDA (o generalmente carece de ella), por lo que la propagación es NLOS, con unas pérdidas de propagación muy superiores al caso LOS.
• Los terminales USB/PDA deben poder emplearse en interiores, por lo que la señal debe penetrar al interior de edificios atravesando paredes, lo que también aumenta las pérdidas de propagación.
• La antena de los terminales USB/PDA es omnidireccional y de baja ganancia, por lo que no aportan ganancia al balance de enlace.
• Los terminales USB/PDA suelen ser alimentados por batería, por lo que su consumo limita la potencia de transmisión.

3) Las altas pérdidas de propagación asociada al uso de terminales USB/PDA requiere emplear estaciones base de alta potencia. Para permitir una comunicación con una mínima calidad, las enormes pérdidas de propagación asociada al uso de estos terminales debe ser compensada en ambos sentidos, en sentido ascendente (comunicación entre el terminal de usuario y la estación base) y en sentido descendente (entre la estación base y el terminal de usuario). Para compensar las pérdidas en sentido ascendente, es necesario emplear un mecanismo de acceso múltiple que no sea TDMA, como es el caso de WiMAX móvil (OFDMA) o 3G (CDMA). En sentido descendente la única forma de compensar las pérdidas es mediante la transmisión con alta potencia desde la estación base.

4) La posibilidad de transmitir alta potencia está restringida a bandas licenciadas.

Eso es todo.

No ha hecho falta entrar en aspectos de mercado sobre la viabilidad comercial de un producto WiMAX móvil en banda libre, de lo que podríamos hablar en otro momento. Nos hemos limitado a presentar argumentos técnicos. Las aplicaciones móviles, como las conocemos hoy, simplemente no son técnicamente viables.

En bandas libres la potencia que se puede transmitir es baja, por lo que no hay estaciones base de alta potencia. Por alta potencia hablamos de potencias de transmisión de 2W o más (potencia entregada a la antena, no potencia PIRE, que será mucho mayor). El balance de enlace en sentido descendente no es suficiente para soportar el uso de terminales USB/PDA, por lo que es imprescindible emplear terminales de exterior con antena de alta ganancia. El uso de técnicas OFDMA o CDMA no aporta ventajas en este caso, ya que el alcance está limitado por el enlace descendente, en el que estas técnicas no intervienen para mejorar el balance de enlace.

En definitiva, en bandas libres todo acaba convergiendo a un modelo idéntico al de las aplicaciones fijas: terminales outdoor con antena integrada e instalación en mástil o pared, y propagación con línea de vista (LOS). Es decir, WiMAX móvil en banda libre es WiMAX fijo.

En Albentia Systems somos partidarios de la estandarización y la interoperabilidad, por lo que siempre es una buena noticia la incorporación de nuevos fabricantes o productos al mundo WiMAX. Desafortunadamente, en este caso me temo que nos encontramos ante un nuevo mensaje comercial orientado a maximizar la confusión. Explico a continuación por qué, con la máxima brevedad y contundencia.

• Si el equipamiento se denomina “WiMAX”, debe ser interoperable, pues ese es el significado de la “i” de “WiMAX”. Si dicho fabricante no demuestra la interoperabilidad de sus equipos con los de otros fabricantes, la humanidad agradecería que no usasen la palabra “WiMAX” para describir su producto.

• Sobre la segunda parte de la descripción (“802.16e-2005 en banda libre”), la humanidad también agradecería que alguien que decide emplear el nombre de un estándar como argumento comercial, se haya leído dicho estándar, o por lo menos su título. Y es que no hace falta llegar muy lejos en la lectura del 802.16e-2005. Lo dice bien clarito en la portada, que reproducimos a continuación:

Traducción del título: Enmienda 2 – Capas física y de control de acceso al medio para operación combinada fija y móvil en BANDAS LICENCIADAS.

Creo conveniente preguntar por el significado de “WiMAX” y “802.16e-2005” a aquél que use esas palabras con fines comerciales. Afortunadamente sólo nos ha llegado el caso de un fabricante que dice tal cosa, pues ningún otro fabricante WiMAX habla de 802.16e-2005 en banda libre.

La respuesta no es sencilla, pues el término “WiMAX móvil” no es un término oficial que designe algo concreto. De hecho, la palabra “WiMAX” no aparece prácticamente en el estándar IEEE 802.16, y menos aún seguida de la palabra “móvil”. Desafortunadamente “WiMAX móvil” es un término creado por la industria que cada uno usa como quiere.

WiMAX móvil es una tecnología, no un estándar. Hablar de WiMAX móvil es como hablar de televisión digital. Esto hace aún más difícil identificar exactamente qué significa WiMAX móvil.

Existe la idea de que WiMAX móvil es la tecnología definida en el estándar IEEE 802.16e-2005. Pero eso no es cierto. Para empezar, la IEEE 802.16e-2005 no es más que una enmienda que ya ha sido incluida en el estándar IEEE 802.16-2009, al igual que muchas otras enmiendas, por lo que la nomenclatura 802.16e-2005 ya es obsoleta. Por otra parte, el estándar vigente, el único estándar válido en la actualidad, el IEEE 802.16-2009, incluye tanto aplicaciones fijas como móviles. Incluso contempla aplicaciones de backhaul en alta frecuencia.

A falta de una definición exacta, no queda más remedio que describir a qué nos referimos cuando hablamos de la tecnología WiMAX móvil. Aquí van varias ideas esenciales que se basan en analizar el significado de las palabras “WiMAX” y “móvil”.

Por “WiMAX” entendemos tecnología basada en el estándar IEEE 802.16-2009 y que además es interoperable. La “i” de “WiMAX” significa “Interoperability”, así que aunque es la única letra minúscula del nombre, resulta ser la más importante. Por lo tanto, cualquier equipo WiMAX móvil debe poder comunicarse con equipamiento de otros fabricantes. Debe ser interoperable.

Por “móvil” se pueden entender muchas cosas, pero por lo general hay dos aspectos que toda tecnología denominada “móvil” suele cumplir:

• Las aplicaciones móviles requieren terminales portátiles tipo PDA o USB, ya que resulta difícil desplazarse con un terminal outdoor con antena directiva amarrado a un mástil. Hay aplicaciones móviles sin terminales PDA/USB, pero son una minoría. El uso de estos terminales no es una opción, sino una obligación dictada por el objetivo de movilidad.

• La tecnología debe soportar Soft Hand-off. El término “hand-off” (o “hand-over”) significa que un terminal pase de la zona de cobertura de una estación base a la zona de cobertura de otra estación base. Que sea “soft” implica que se mantiene la conectividad durante ese proceso de cambio de estación base, pasando totalmente desapercibido para el usuario. De este modo, una comunicación de voz no cae aunque el usuario se desplace. En contraposición al soft hand-off está el “hard” hand-off, en el que la conexión cae durante un instante que puede ir desde un tiempo inferior a un segundo hasta varios segundos o minutos, en cualquier caso no válido para aplicaciones de voz en movilidad.

Podemos entrar en más detalles, pero al hablar de WiMAX móvil esos cuatro aspectos (estándar, interoperabilidad, terminales PDA/USB y soft hand-off) siempre están presentes en la mayoría de los casos, y si alguno de los cuatro conceptos no se cumple, no podremos hablar de WiMAX móvil, sino que estaremos en aplicaciones nicho de aplicabilidad reducida.

Si no es interoperable o no está basada en el estándar IEEE 802.16-2009, simplemente no es WiMAX. Si no soporta soft hand-off ni el uso de terminales USB/PDA, simplemente no permite movilidad.

Con esta nueva serie de entradas vamos a intentar arrojar un poco de luz sobre esta interesante tecnología. Por mi parte lo haré desde un punto de vista estrictamente técnico, dejando a un lado opiniones sobre la evolución del mercado y visiones sobre el futuro, y centrándome en experiencias reales, y en el conocimiento del estándar y del estado ACTUAL de la tecnología.

Intentaremos aclarar las diferencias entre WiMAX fijo y móvil y sus innumerables denominaciones (16e, 16d, 802.16-2004, 802.16-2005…). Explicaremos las diferencias técnicas y su motivación, y el potencial uso de ambos casos, tanto para banda libre como licenciada. Nuevamente hablaremos de interoperabilidad, e intentaremos poner en evidencia los mensajes claramente erróneos y malintencionados que algunos fabricantes ya están lanzando sobre WiMAX móvil.