ti5316800 lähiverkot -erikois työ kurssi

Ti5316800Lähiverkot -

erikoistyökurssi

WiMAX

Antti Tohmo

Arto Tanskanen

2005-2006

Antti Tohmo

Arto Tanskanen

Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006

AGENDA

Mikä WiMAX on?WiMAX-forumWiMAX-profilointiWiMAX-sertifiointiWiMAXin eri versiotProtokollan kuvaus (IEEE 802.16-2004)Protokollan eri kerroksetHyökkäykset WiMAX-tietoturvaa vastaanWiMAX SuomessaJohtopäätökset ja yhteenveto

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Mikä WiMAX on?

Uusi langaton verkkoteknologia

Worldwide Interoperability for Microwave Access

Pohjautuu IEEE 802.16 –standardeihin– IEEE 802.16-2004 ja IEEE 802.16e

Kykeneväinen MAN-verkkojen ratkaisuksi– Langaton laajakaista– Haastaja 3G:lle

Toimivuus niin lisensoiduilla kuin lisensoimattomilla taajuusalueilla

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Teknologian sijoittuminen

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Langaton laajakaista

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


WiMAXin tavoitteita

Kattava yhteensopivuus eri laitevalmistajien tuotteiden välillä (ei monia kilpailevia tekniikoita)– Laadukas sertifiointiprosessi

Pitkän kantaman langaton teknologia muutoin hankalasti verkotettaviin paikkoihin

Täyden liikkuvuuden saavuttaminen– Toteutuu vasta myöhemmin WiMAXin

kehittyessä eteenpäin

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


WiMAX-forum

Voittoa tavoittelematon yhteisö joka koordinoi WiMAXin kehitystä

Perustettu vuonna 2001

Jäseninä ~350 alalla toimivaa yritystä– Intel, Samsung, Nokia, jne.

http://www.wimaxforum.org

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


WiMAX-profilointi

Profiilien avulla rajataan standardeissa esiteltyjä toiminnallisuuksiaJärjestelmäprofiilien avulla standardia rajataan sen pääasiallisiin

käyttökohteisiin mukautuen– Kiinteä (fixed)– Liikuteltava (nomadic)– Siirreltävä (portable)– Liikkuva (mobile)

Sertifiointiprofiilit yksikäsitteistävät järjestelmäprofiileja eteenpäin– Taajuusalue– Dupleksimenetelmä– Kanavanleveys

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


WiMAX-sertifiointi

Menettely, joka takaa tietyn sertifikaatin omaavien tuotteiden yhteentoimivuuden samassa verkossa

Jakautuu kahteen osaan:

1. Mukautuvuustestaus

2. Yhteensopivuustestaus

Toteutetaan kehityksen mukaisesti (neljä erillistä aaltoa)

Ensimmäisten tuotteiden testaus Cetecomin laboratoriossa Espanjassa juuri loppunut

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Sertifioinnin jaksotus (aallot)

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16-2004 sertifiointi

Järjestelmäprofiilissa tuki kiinteille yhteyksille, joiden paikkaa voidaan kuitenkin vaihtaa– fixed + nomadic

802.16-2004 järjestelmäprofiilille luodut viisi sertifiointiprofiilia:

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16-2004 WiMAX

Hyödyntää IEEE 802.16-2004 –standardin määrittelyjä

Toimivuus 2-11 GHz taajuusalueella

Modulointitekniikkana OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Hallitsee IP, Ethernet ja ATM-liikennettä

Lyhyellä kantamalla toimii näköyhteydettä, mutta pidemmillä etäisyyksillä näköyhteys tarpeellinen

Kohderyhmänä kiinteästi sijoitetut päätelaitteet

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16e WiMAX

Pohjautuu IEEE 802.16e –standardiinToimivuus 2-6 GHz taajuusalueellaModulointitekniikka SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency

Division Multiple Access)Ei ole suoraan yhteensopiva 802.16-2004 WiMAXin kanssa

– Tarvitaan menetelmä tekniikoiden yhteensopivuudelleSertifiointiprofiilit ensisijaisesti lisensoidulle taajuusalueella

– Ainakin alussa käyttö kaupallista– Ensimmäiset sertifiointiprofiilit kaavailtu 2.3 ja 2.5 GHz –

taajuusalueilleKohderyhmänä mobiilit päätelaitteet (kannettavat, älypuhelimet,

kämmentietokoneet)

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


WiMAXin jaottelu standardien mukaan

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Eri käyttäjätasojen selkeyttäminen

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Uudistuksia: IEEE 802.16x

IEEE 802.16 -sarjan standardointi jatkuu802.16f, 802.16g ja 802.16i keskittyvät verkkojen hallinnoinnin

kehittämiseen– MIB (Management Information Base)– Toimiva hallinnointi mahdollistaa vierailut muiden

operaattorien verkoissa802.16h etsii keinoja eri verkkoteknologioiden häiriövapaaseen

yhteentoimivuuteen lisensoimattomalla taajuusalueellaNäiden tutkimusten kehittyessä standardeiksi, tullaan niitä

myös implementoimaan osaksi WiMAX-teknologiaan

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16-2004 protokolla

MAC-kerros (Medium Access Control)– Convergence Sublayer– Common Part Sublayer– Security Sublayer

Fyysinen-kerros (Physical)

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16-2004 protokollaMAC - Convergence Sublayer

• Kommunikoi ylemmän tason protokollien kanssa.

– Liikenteen luokittelu oikealle MAC-yhteydelle.

• Protokolla määrittää kaksi sovituskerrosta

– ATM CS

• ATM liikenne

– Packet CS

• Pakettikytkentäinen liikenne kuten IP, Ethernet

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16-2004 protokollaMAC - Common Part Sublayer

• Ilmatien resurssien jakaminen, eli kaistan käyttö.

Oltava tehokasta, koska käytössä oleva kaista jaetaan käyttäjien kesken.

• Yhteyksien luonti sekä niiden katkaiseminen.

• Palvelun laadusta (QoS) huolehtiminen palveluluokitusten mukaan.

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16-2004 protokollaPalveluluokitukset

Unsolicited Grant Services (UGS)Constant Bit Rate palvelut (esim. ATM)

Real-Time Polling Services (rtPS)

Reaaliaikaisuutta vaativat palvelut, jotka tuottavat vaihtelevan kokoisia datapaketteja luonteeltaan jaksottaisesti (esim. VoIP, video streaming)

Non-Real-Time Polling Services (nrtPS)Kuten rtPS, mutta nämä palvelut eivät vaadi yhtä suurta reaaliaikaisuutta (esim. Internet-yhteys taatulla nopeudella)

Best Effort (BE)

Palvelut joille ei luvata luvata mitään takuita palvelun laadun suhteen (esim. SNMP)

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16-2004 protokollaMAC - Security Sublayer

Vastaa yhteyden muodostuksen aikana tehtävästä käyttäjän autentikoinnista sekä salausavainten vaihdosta.– Autentikointi PKM-EAP:llä (Extensible Authentication Protocol)

• Käytetään jokaisesta päätelaitteesta löytyvää yksilöllistä X.509 sertifikaattia sekä RSA avaimenvaihtoalgoritmia.

Salaa lähtevää liikennettä sekä purkaa tulevan liikenteen salauksen.– Hyötydatan salaus toteutetaan AES (Advanced Encryption Protocol) tai

DES3 (Data Encryption Standard 3) standardeilla.

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


802.16-2004 protokollaPhysical Layer

Fyysinen kerros määrittelee viisi erilaista fyysisen tason toteutusta. WiMAX käyttää näistä WirelessMAN-OFDM toteutusta.

Modulaatio Taajuusalue Duplex-menetelmä

WirelessMAN-SC 10-66 GHz TDD tai FDD

WirelessMAN-SCa 2-11 GHz (lisensoidut taajuudet) TDD tai FDD

WirelessMAN-OFDM 2-11 GHz (lisensoidut taajuudet) TDD tai FDD

WirelessMAN-OFDMA 2-11 GHz (lisensoidut taajuudet) TDD tai FDD

WirelessHUMAN 2-11 GHz (lisenssivapaat taajuudet) TDD

Antti Tohmo

Arto Tanskanen



Datan modulointiin tuki BPSK, QPSK, 16QAM sekä 64QAM menetelmille.

BPSK häiriösietoisin => heikoin siirtonopeus, pisin kantama

64QAM tehokkain => suurin siirtonopeus, lyhin kantama

Protokolla on adaptiivinen, eli modulointimenetelmistä valitaan tehokkain, kuitenkin niin että linkin luotettavuus säilyy.

Antti Tohmo

Arto Tanskanen



Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Hyökkäyksiä WiMAXia vastaan

Fyysistä kerrosta vastaan– Häirintä (jamming)– Sekoittaminen (scrambling)

MAC-kerrosta vastaan– Salaamattomien hallinnointiviestien

salakuuntelu ja muunto– Autentikoinnista löytyvät mahdolliset aukot– Palvelunestohyökkäykset

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


WiMAX Suomessa

Kiinteän liityntäverkon radiojärjestelmien (BWA) käyttöön suomessa varatut lisensoidut taajuudet

• 3410-3590 Mhz

• 10,150 – 10,238 GHz / 10,500 – 10,588 GHz

• 24,549 – 25,333 GHz / 25,577 – 26,341 GHz

Lisäksi on mahdollista käyttää luvasta vapautettuja taajuusalueita, joita ovat 2,45 GHz sekä 5 GHz taajuusalueet. Näillä taajuusalueilla lähetystehoa on kuitenkin rajoitettava, eikä häiriöttömyyttä voida taata.

Nykyiset WiMAX laitteet toimivat pääasiassa 3,5GHz taajuusalueella, joten niiden käyttö Suomessa luvanvaraista.

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


WiMAX Suomessa

Suomessa on jo useita palveluntarjoajia, jotka tarjoavat pre-WiMAX yhteyksiä.– Laitteet noudattavat WiMAX profiileita, mutta niitä ei ole virallisesti testattu

eikä sertifioitu.

Tietomaakunta eKarjala kilpailuttaa parhaillaan palveluntarjoajia WiMAX yhteyksien rakentamiseksi Etelä-Karjalan alueelle.– Ensisijainen tarkoitus kattaa 2% katvealueet, jonne ei nykyisellään

laajakaistayhteyksiä ole saatavilla. Ensimmäinen toteutuskohde tulee olemaan Lappeenrannan Tani.

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Johtopäätökset ja Yhteenveto

Teknologiana WiMAX soveltuu lukuisiin eri käyttötarkoituksiin.

Ei poissulje toisten teknologioiden olemassaoloa (WiFi, Bluetooth, jne), vaan pystyy toimimaan niiden rinnalla.

Massatuotannon myötä saavutetaan huokea hinnoittelu.

WiMAX-sertifioituja tuotteita tullaan näkemään irrallisina komponentteina sekä järjestelmiin integroituina.

Antti Tohmo

Arto Tanskanen


Johtopäätökset ja yhteenveto #2

Tietoturvan taso on varsin korkea.

Monet langattomuutta kaipaavat ovat jo hankkineet 802.11-standardiin perustuvia päätelaitteita.

Uutena mahdollisuutena nähtävä täysi liikkuvuus ei ole saavutettavissa vielä aivan lähiaikoina.

ti5316800 lähiverkot -erikois työ kurssi

Documents