Ti5316800 Lähiverkot - erikoistyökurssi WiMAX Antti Tohmo Arto Tanskanen 2005-2006.

Esitys aiheesta: "Ti5316800 Lähiverkot - erikoistyökurssi WiMAX Antti Tohmo Arto Tanskanen 2005-2006."— Esityksen transkriptio:

1 Ti5316800 Lähiverkot - erikoistyökurssi WiMAX Antti Tohmo Arto Tanskanen 2005-2006

2 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 AGENDA Mikä WiMAX on? WiMAX-forum WiMAX-profilointi WiMAX-sertifiointi WiMAXin eri versiot Protokollan kuvaus (IEEE 802.16-2004) Protokollan eri kerrokset Hyökkäykset WiMAX-tietoturvaa vastaan WiMAX Suomessa Johtopäätökset ja yhteenveto

3 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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

4 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 Teknologian sijoittuminen

5 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 Langaton laajakaista

6 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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

7 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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

8 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 WiMAX-profilointi Profiilien avulla rajataan standardeissa esiteltyjä toiminnallisuuksia Järjestelmäprofiilien avulla standardia rajataan sen pääasiallisiin käyttökohteisiin mukautuen –Kiinteä (fixed) –Liikuteltava (nomadic) –Siirreltävä (portable) –Liikkuva (mobile) Sertifiointiprofiilit yksikäsitteistävät järjestelmäprofiileja eteenpäin –Taajuusalue –Dupleksimenetelmä –Kanavanleveys

9 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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

10 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 Sertifioinnin jaksotus (aallot)

11 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 sertifiointi Järjestelmäprofiilissa tuki kiinteille yhteyksille, joiden paikkaa voidaan kuitenkin vaihtaa –fixed + nomadic 802.16-2004 järjestelmäprofiilille luodut viisi sertifiointiprofiilia:

12 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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

13 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16e WiMAX Pohjautuu IEEE 802.16e –standardiin Toimivuus 2-6 GHz taajuusalueella Modulointitekniikka SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiple Access) Ei ole suoraan yhteensopiva 802.16-2004 WiMAXin kanssa –Tarvitaan menetelmä tekniikoiden yhteensopivuudelle Sertifiointiprofiilit ensisijaisesti lisensoidulle taajuusalueella –Ainakin alussa käyttö kaupallista –Ensimmäiset sertifiointiprofiilit kaavailtu 2.3 ja 2.5 GHz – taajuusalueille Kohderyhmänä mobiilit päätelaitteet (kannettavat, älypuhelimet, kämmentietokoneet)

14 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 WiMAXin jaottelu standardien mukaan

15 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 Eri käyttäjätasojen selkeyttäminen

16 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 Uudistuksia: IEEE 802.16x IEEE 802.16 -sarjan standardointi jatkuu 802.16f, 802.16g ja 802.16i keskittyvät verkkojen hallinnoinnin kehittämiseen –MIB (Management Information Base) –Toimiva hallinnointi mahdollistaa vierailut muiden operaattorien verkoissa 802.16h etsii keinoja eri verkkoteknologioiden häiriövapaaseen yhteentoimivuuteen lisensoimattomalla taajuusalueella Näiden tutkimusten kehittyessä standardeiksi, tullaan niitä myös implementoimaan osaksi WiMAX-teknologiaan

17 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla MAC-kerros (Medium Access Control) –Convergence Sublayer –Common Part Sublayer –Security Sublayer Fyysinen-kerros (Physical)

18 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla MAC - 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

19 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla MAC - 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.

20 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla Palveluluokitukset 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)

21 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla MAC - 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.

22 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla Physical Layer Fyysinen kerros määrittelee viisi erilaista fyysisen tason toteutusta. WiMAX käyttää näistä WirelessMAN-OFDM toteutusta. ModulaatioTaajuusalueDuplex-menetelmä WirelessMAN-SC 10-66 GHzTDD 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

23 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla Physical Layer 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.

24 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla Physical Layer

25 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 802.16-2004 protokolla Physical Layer

26 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 Hyökkäyksiä WiMAXia vastaan Fyysistä kerrosta vastaan –Häirintä (jamming) –Sekoittaminen (scrambling) MAC-kerrosta vastaan –Salaamattomien hallinnointiviestien salakuuntelu ja muunto –Autentikoinnista löytyvät mahdolliset aukot –Palvelunestohyökkäykset

27 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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.

28 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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.

29 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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.

30 Antti Tohmo Arto Tanskanen Ti5316800 Lähiverkot-erikoistyökurssi 2006 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.