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U NIVERSIT À DEGLI S TUDI DI M ILANO
P OLO D IDATTICO E DI R ICERCA DI C REMA
Sistemi wireless a larga banda di futura generazione:
WiMAX
Prof. Giovanni Rapacioli
Alberto Braghieri
Luca Uberti Foppa
Massimo Manara
19 Gennaio 2007
123456
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Overwiew
Cosa è WiMAX?
WiMAX: fisso e/o mobile
Vantaggi - WiMAX
Architetture possibili
WiMAX, WiFi, UMTS
La sicurezza nello std 802.16
Caso di Studio
Alberto Braghieri - Luca Uberti Foppa - Massimo Manara
Laboratorio di Reti 2 / 38
Cosa è WiMAX?
•
Worldwide Interoperability for Microwave Access
•
IEEE 802.16
•
WiMAX Forum (Intel. . . )
•
MAN
Cosa è WiMAX?
•
•
IEEE 802.16
•
•
MAN
Cosa è WiMAX?
•
•
IEEE 802.16
•
•
MAN
Cosa è WiMAX?
•
•
IEEE 802.16
•
•
MAN
Dove si colloca rispetto alle altre tecnologie
•
WiMAX fisso:
•
complementare al xDSL
•
servizi a banda larga in posti remoti
•
•
WiMAX fisso:
•
complementare al xDSL
•
servizi a banda larga in posti remoti
WiMAX mobile:
•
un WiFi con più ampia copertura e sicurezza
•
UMTS ottimizzato e con maggiore capacità vs HSDPA e 4G
•
osteggiato da molti operatori mobili
802.16-2004 vs. 802.16e
•
Più di 100 Km/h
•
Più di 50 Km
•
150 feet ≈ 50 m
Vantaggi
•
Rapidità d’installazione
•
Throughput fino a 70 Mbps (NLOS, 2-11 GHz)
•
...
•
Collegamenti oltre 50 Km
•
Alta utilizzazione dello spettro
•
Ultimo miglio wireless
•
Supporta la Qualità del Servizio per voce e video (QoS)
•
Interoperabilità (LLC: Logical Link Control - IEEE 802.2)
Rapidità di installazione
•
WiMAX tower copertura (8.000 km2 )
•
WiMAX receiver
LOS/NLOS
•
LOS - Line of Sight
almeno il 60% della zona di Fresnel libera
•
NLOS - Non Line of Sight
il segnale raggiunge la destinazione attraverso rifrazioni,
diffrazioni e scattering
LOS/NLOS
•
LOS - Line of Sight
almeno il 60% della zona di Fresnel libera
•
NLOS - Non Line of Sight
il segnale raggiunge la destinazione attraverso rifrazioni,
diffrazioni e scattering
Soluzione problematiche LOS/NLOS
•
Tecnologia OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
•
Antenne direttive
•
Modulazione adattativa
•
Tecniche di correzione d’errore
OFDM
•
Tecnologia di trasmissione di tipo multicarrier
•
Flusso di dati trasmesso su un numero n di sotto portanti
•
a banda stretta e basso rate
OFDMA
•
Tecnica di accesso multiplo a divisione di frequenza
•
In combinazione con TDMA (Time division multiple access)
•
n sottoportanti ripartite in n sottocanali
•
ogni sottocanale utilizza n sottoportanti e diversi sottocanali
utilizzati in tempi diversi da utenti diversi
•
TDMA: multiplazione numerica dove la condivisione del canale
è realizzata mediante ripartizione del tempo di accesso da parte
di utenti
Modulazione adattativa (1/2)
Le modulazioni possono essere di 4 tipi; in correlazione con il
numero di bit necessari per la codifica del simbolo
Modulazione adattativa (2/2)
Modalità di utilizzo del canale - TDD o FDD?
•
In relazione alle licenze
•
Banda di frequenza non licenziata: Time Division Duplex (TDD)
•
Banda di frequenza licenziata: sia la tecnica del Time Division
Duplex (TDD) che quella del Frequency Division Duplex (FDD)
Spettro 802.16
QoS
I parametri caratteristici di ogni servizio e che necessitano di
particolare attenzione sono:
•
Throughput
•
Delay
Il protocollo 802.16 è stato progettato per realizzare diverse
architetture:
•
Backhaul
collegamenti Punto-Punto
•
Ultimo miglio
collegamenti Punto-Multipunto
•
Accesso in aree di copertura estesa con soluzioni 802.11 e
802.16 rev. e
architetture:
•
Backhaul
•
Ultimo miglio
•
802.16 rev. e
architetture:
•
Backhaul
•
Ultimo miglio
•
802.16 rev. e
Esempi architetture possibili
WiMAX vs. (WiFi && UMTS)
Caratteristica
WiFi
UMTS
WiMAX
Caratteristica
Crittazione
WiFi
UMTS
WiMAX
SI (wep)
SI
SI
Caratteristica
Crittazione
Velocità
WiFi
UMTS
WiMAX
SI (wep)
SI
SI
54 Mbits/s
1920 kbit/s 70 Mbits/s
Caratteristica
Crittazione
WiFi
UMTS
WiMAX
SI (wep)
SI
SI
Velocità
54 Mbits/s
Distanza
30 m
400 m
50 Km
Caratteristica
Crittazione
UMTS
WiMAX
SI (wep)
SI
SI
Velocità
54 Mbits/s
Distanza
30 m
400 m
50 Km
3
2
1
Solidità (1-3)
•
WiFi
WiFi: 802.11g
•
802.16-2004 contiene un layer di sicurezza basato su PKMv1
•
PKMv1 opera secondo i seguenti concetti:
1. autenticazione di dispositivo (X.509, indirizzo MAC)
2. fase network entry: la BS riconosce se il MAC address è
autorizzato
3. l’utente riceve i servizi per cui il suo terminale è autorizzato
4. il certificato X.509 contiene una coppia di chiavi RSA grazie
alle quali viene cifrato il traffico utente (DES - 3DES - AES)
•
•
autorizzato
•
•
autorizzato
•
•
autorizzato
•
•
autorizzato
•
•
autorizzato
802-16e-2005
•
802-16e-2005 introduce il PKMv2
•
Vantaggi PKMv2:
1. autenticazione flessibile e aperta
2. supporta SIM, password, token. . .
3. autenticazione basata sul modello a 3 parti
802-16e-2005
•
•
Vantaggi PKMv2:
802-16e-2005
•
•
Vantaggi PKMv2:
802-16e-2005
•
•
Vantaggi PKMv2:
802-16e-2005
•
•
Vantaggi PKMv2:
Architettura del modello a Tre Parti (1/2)
•
Supplicant Peer: entità che richiede l’accesso alla rete
•
Authentication Server: entità che autentica il “Supplicante”
•
Authenticator: entità che fa da tramite tra Supplicante
Authentication Server
•
•
•
•
•
•
•
Originaramente definito da IEEE 802.1x con riferimento a EAP
(Extensible Authentication Protocol) RFC 3748
•
Wireless LAN:
•
•
EAP over 802.1x tra Supplicant e Authenticator
•
EAP over RADIUS (RFC 3579)
PKMv2 è ispirato al modello 3 parti.
PKMv2
•
PKMv2 rispecchia il modello a 3 parti:
•
IEEE 802.16-2005 Terminal Station (Supplicant)
•
IEEE 802.16-2005 Base Station o ASN GW (Authenticator)
•
AAA Server (Authentication Server)
•
EAP over PKMv2 tra Terminale e BS
•
EAP over RADIUS utilizzato tra Base Station e AAA Server
Modello a tre parti e PKMv2
Metodi EAP
•
IEEE 802.16-2005 suggerisce alcuni metodi EAP come:
•
AKA (Authentication and Key Agreement) (WiFi/Mobile
Networks/WiMAX)
•
•
PSK (Pre-Shared Key)
•
•
basato su un segreto precondiviso
non completamente standardizzato ma ritenuto molto
interessante
EAP TTLS
•
Segue le specifiche della RFC 4017
•
in corso di definizione
Caso di Studio
•
Italia: Arezzo
•
Tunisia
•
Giappone
•
Londra
•
Germania
•
Malasya
•
cellulare WiMAX (consumer)
•
...
Arezzo (1/2)
“è prossima una società che vede l’individuo
permanentemente connesso alla rete, che
attraverso di essa interagisce ed opera,
giungendo cosı̀ all’attesa società dell’ubiquità”.
Luigi Lucherini, sindaco di Arezzo
Arezzo (1/2)
“è prossima una società che vede l’individuo
permanentemente connesso alla rete, che
attraverso di essa interagisce ed opera,
giungendo cosı̀ all’attesa società dell’ubiquità”.
Luigi Lucherini, sindaco di Arezzo
•
apparati WiMAX forniti da Alcatel
•
collegamento a larga banda (10 Mbps)
•
PMI e PA
Arezzo (2/2)
Tunisia (1/2)
•
ASSOMAX
•
compliant 802.16-2004
•
Dati del test:
•
Distanza BS SP: 5 km
•
Modulazione impiegata: 16QAM
•
Tecnica Duplexing: TDD (Time Division Duplex)
•
Up line del sistema: 3 giorni
•
Frequenza impiegata: 3,5GHz
•
Tipo di collegamento: Punto a punto
Tunisia (2/2)
•
•
Ultimo miglio: ambiente SUBURBANO/RURALE
•
densità di dati da 2 a 7 Mps per Kmq
•
celle suburbane disposte in circa 1,5 Km fino a 3,5 Km di
raggio
Ultimo miglio: ambiente URBANO
•
grande densità di dati: da 10 a 40 Mps per Kmq
•
celle urbane disposte in circa 500mt fino a 1,5 Km di raggio
•
rapidità di realizzazioni di reti Urbane, suburbane e rurali
•
ottima qualità di servizio e affidabilità
Malasya - Germania
•
il governo malese riapre alla connettività wireless che potrà
coprire il paese in broad band
•
la Malaysia potrebbe arrivare prima di molti altri paesi al WiMax
•
il Governo ha messo in cantiere il rilascio di quattro licenze che
verranno poste all’asta tra gli operatori
Malasya - Germania
•
il governo malese riapre alla connettività wireless che potrà
coprire il paese in broad band
•
la Malaysia potrebbe arrivare prima di molti altri paesi al WiMax
•
il Governo ha messo in cantiere il rilascio di quattro licenze che
verranno poste all’asta tra gli operatori
•
Monaco (Germania): in Dicembre l’asta federale ha assegnato
quattro licenze per operare sul territorio con reti WiMax
•
Dagli operatori concessionari ci si aspetta la copertura, entro il
2009, di almeno il 15% dei centri localizzati nei lander in cui
sono presenti
Samsung comunica con WiMax (SPH-P9000)
•
•
•
sfruttare le possibilità offerte dal WiMAX
500 grammi CPU 1 GHz 30 GB HD
3G, Bluetooth e WiMax - videocamera da 1,3 magapixel
Il WiMAX entra nel nuovo LG
•
Hong Kong - Il WiMax italiano si avvicina, ma in Oriente,
compare KC1
•
KC1 supporta WiMax e
CDMA-EVDO - l’interfaccia utente sarà quella di
Windows Mobile 5.0
•
3G, Bluetooth e WiMax
Aziende coinvolte nell’indotto WiMAX
•
•
•
•
•
•
British Telecom
China Motion Telecom
Deutsche Telekom
France Telecom
Portugal Telecom
...
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Fujitsu
Intel Corporation
Lucent Technologies
Motorola
Nokia
Cisco Systems
Dell
Alcatel
Alvarion
AT&T
SIAE Microelettronica (IT)
Siemens
...
FONTE:
http://www.wimax-industry.com/wimaxcompanylist.htm
Oggi in Italia
Accordo nel governo: parte il Wi-Max
Raggiunto l’accordo tra i ministeri di Difesa e Comunicazioni
www.lastampa.it - 27/12/2006
Tlc: intesa su wi-max, entro giugno 2007 le
prime licenze
http://www.repubblica.it - 27/12/2006
Ordini d’acquisto su Fastweb, l’intesa
wi-max sarà un toccasana
http://finanzaonline.com - 28/12/2006
Fine
Questo progetto è stato realizzato dagli studenti:
Alberto Braghieri
Luca Uberti Foppa
Massimo Manara
Nell’ambito del corso di Laboratorio di Reti tenuto dal Prof.
Giovanni Rapacioli

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