wimax – a nova tecnologia de redes sem fio

Luciani Aparecida Spineli Vilas Boas
RA: 0305242
WIMAX – A NOVA TECNOLOGIA DE REDES SEM FIO
Jaguariúna
2007
Luciani Aparecida Spineli Vilas Boas
RA: 0305242
WIMAX – A NOVA TECNOLOGIA DE REDES SEM FIO
Monografia apresentada a disciplina Trabalho
de Conclusão do Curso de Ciência da
Computação da Faculdade de Jaguariúna, sob
a orientação de Prof. Ms Peter Jandl Junior,
como exigência para a conclusão do curso de
graduação.
Jaguariúna
2007
VILAS BOAS, Luciani Ap. Spineli. WiMax a Nova Tecnologia de Redes sem Fio..
Monografia defendida e aprovada na FAJ em 10 Dezembro de 2007 pela banca
examinadora constituída pelos professores:
___________________________________
Prof. Ms. Peter Jandl Junior –
FAJ – Orientador
__________________________________
Prof. –Jose Arnaldo Geraldini Nunes
Faj - Faculdade de Jaguariuna
____________________________________
Prof. – Valdecir de Oliveira Pereira
GRV
Dedicatória
Dedico esse trabalho a meu querido e amado esposo Pedro pelo amor, carinho, apoio,
paciência e incentivo despendido. A meu garotão Pedro Vinicius e a minha sempre
princesinha Giovanna, onde demandam alegrias sem igual. Dedico também com grande
carinho à minha querida mãe Izaura, onde cada expressão é um exemplo de vida e amor e
a minha sogra Zanira, que também me incentivou muito, me ajudou com meus filhos nos
momentos que necessitei, e a todos que estavam presentes nos momentos de dificuldades,
aos meus amigos pessoas muito especiais que muito me ajudaram, Fátima, Elis e Neno
meu muito obrigado.
Agradecimentos
Expresso meus agradecimentos primeiramente a Deus pelo fôlego de vida, força e
ânimo para o desenvolvimento e conclusão desse trabalho. Ao professor, amigo e orientador
Prof. Ms. Peter Jandl Junior, que com seu conhecimento me ajudou tanto no fechamento do
tema quanto nas orientações.
O que é um amigo? Uma única alma habitando dois corpos.
Aristóteles
VILAS BOAS, Luciani Ap. Spineli. WiMax a Nova Tecnologia de Redes sem Fio. 2007.
Monografia (Bacharelado em Ciência da Computação) – Curso de Ciência da Computação
da Faculdade de Jaguariúna, Jaguariúna.
Resumo
As redes ADSL iniciaram as comunicações através de muitos fios, mas logo surgiram as
redes Wi-Fi que conseguiram iniciar a libertação do uso de fios na comunicação, porém um
raio de alcance limitado e uma largura de banda pequena. Esse tipo de rede é de grande
utilização em empresas para uma conexão local. Visando uma rede de maior dimensão,
surgiram as redes metropolitanas, conhecidas como WiMAX, a sua maior virtude é a
conexão de pontos a longa distância e com taxas superiores de largura de banda. Estes três
tipos de redes não são concorrentes, ao contrário, elas se completam. O objetivo deste
trabalho é fazer uma comparação dos diferentes tipos de comunicação de redes sem fio,
utilizando as tecnologias ADSL, Wi-Fi (IEEE 802.11) e WiMAX (IEEE 802.16), e mostrando
que sua utilização destina-se para públicos interessado.
Palavras-chave: ADSL; WIMAX; WI-FI; IEEE 802.16; IEEE 802.11; REDES SEM FIO;
REDES METROPOLITANAS; BANDA LARGA.
VILAS BOAS, Luciani Ap. Spineli. WiMax a Nova Tecnologia de Redes sem Fio. 2007.
Monografia (Bacharelado em Ciência da Computação) – Curso de Ciência da Computação
da Faculdade de Jaguariúna, Jaguariúna.
Abstract
The ADSL network started the communications through many wires, but soon emerged as
Wi-Fi networks have turned initiate the release of the use of wires in communication, but a
ray of limited scope and a little of bandwidth. This type of network is of great use in business
for a local connection. To a network of larger, metropolitan networks emerged, known as
WiMAX, its greatest virtue is the connection points of the long distance rates and with higher
bandwidth. These three types of networks are not competitors, on the contrary, they
complement. The objective of this work is to make a comparison of different types of wireless
communication networks, using ADSL technology, Wi-Fi (IEEE 802.11) and WiMAX (IEEE
802.16), and showing that its use to public interest.
Keywords: ADSL; WIMAX; WI-FI; IEEE 802.16; IEEE 802.11; WIRELESS NETWORKS;
METROPOLITAN NETWORKS; BANDA LARGA.
SUMÁRIO
Lista de Figuras .......................................................................................................... 11
Lista de Tabelas ......................................................................................................... 12
Lista de Siglas .............................. ......................................................................... 13-14
1- INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 15
1.2 - Perspectiva de contribuição ......................................................................... 16
1.3 - Metodologia ................................................................................................ 17
2 - TECNOLOGIA ADSL............................................................................................. 18
2.1 - Canais ADSL ............................................................................................... 18
2.2 - Modem ADSL .............................................................................................. 19
2.3 - Transmissão de Dados ....................................................................... 19-20-21
2.4 – Vantagens e Desvantagens ....................................................................... 21
3 – TECNOLOGIA WIRELESS/Wi-Fi.......................................................................... 22
3.1 – Padrão IEEE 802.11 ................................................................................ 23
3.2 - Tipos de Redes ............................................................................................... 24
3.2.1 - Rede Local sem fio ad-hoc..................................................................... 24
3.2.2 – Rede Local s/fio cliente / servidor com ponto de acesso ........................ 25
3.2.3 - Rede local s/ fio c/ múltiplos pont.de acesso e pontos de extensão 26-27
3.2.4 - Rede Local s/fio conectado redes locais fixas ........................................ 28
3.2.5 - Rede Local s/fio com acesso à internet.................................................. 29
3.2.6 – Rede local sem fio e fixa compartilhando o acesso à internet .............. 30
3.3 – Padrão IEEE ................................................................................................. 31
3.3.1 – Padrão IEEE 802.11 a .......................................................................... 31
3.3.2 – Padrão IEEE 802.11 b........................................................................... 31
3.3.3 – Padrão IEEE 802.11.g ..................................................................... 31-32
3.3.4 – Benefícios dos Padrões IEEE....................................................... .....32-33
4 – TECNOLOGIA WIMAX ........................................................................................ 34
4.1 - Como funciona o WiMAX ............................................................................... 35
4.1.2 - Sistema WiMAX ................................................................................... 35
4.1.2.1 – Torre WiMAX................................................................................. 35-36
4.1.2.2 - Receptor ............................................................................................. 36
4.2 – Padrão IEEE ............................................................................................... 36
4.2.1- Padrão IEEE 802.16 a ............................................................................. 36
4.2.2 -Padrão IEEE 802.16 b e IEEE 802.16 c................................................... 36
4.2.3 - Padrão IEEE 802.16 d ........................................................................... 37
4.2.4 – Padrão IEEE 802.16 e ...................................................................... 37-38
4.3 – Detalhes Técnicos do WiMAX....................................................................... 38
4.3.1 – Largura de Banda ................................................................................. 38
4.3.2 – Independência de protocolo ................................................................... 38
4.3.3 – Compatibilidade ................................................................................ 38-39
4.4 – Tipos de Usuários ........................................................................................ 40
4.4.1 - Residencial ............................................................................................ 40
4.4.2.- Corporativo ............................................................................................. 40
4.5 - Tipos de Coberturas ................................................................................. 40-41
4.6 – Topografia .................................................................................................... 42
4.7 – Vantagens e Desvantagens ......................................................................... 42
4.7.1 - Vantagens............................................................................................... 42
4.7.2 - Desvantagens .................................................................................... 42-43
5 – ANÁLISE COMPARATIVA .................................................................................. 43
5 .1 - Teste comparativo entre as três tecnologias...................................................44
5.1.1 – Aplicação Inicial ....................................................................................... 44
5.1.2 – Taxa de Transmissão ........................................................................ ......44
5.1.3 – Alcance ......................................................................................................44
5.1.4 – Cobertura ...................................................................................................45
5.1.5 – Usuários .....................................................................................................45
6 - CONCLUSÃO........................................................................................................ 46
7 - REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................47
Lista de Figuras
Figura 1- Funcionamento da tecnologia WiMax Comparado ao Wi-Fi
Figura 2- Freqüência das Tecnologias ADSL
Figura 3- Funcionamento do Modem na Conexão ADSL
Figura 4- Funcionamento do ADSL
Figura 5- Estrutura do ADSL
Figura 6- Exemplo da tecnologia sem fio em funcionamento: Wireless,
Bluetooth e raios infravermelhos
Figura 7- Redes sem fio Ad-Hoc
Figura 8- Redes sem fio Clientes/Servidor utilizando ponto de acesso
Figura 9- Redes sem fio Clientes/Servidor utilizando software para haver
comunicação
Figura 10 - Rede local sem fio com multiplos pontos de acesso
Figura 11 - Rede local sem fio composto de extensão
Figura 12 - Utilização do Roaming
Figura 13 - Redes sem fio conectado redes fixas
Figura 14 - Utilização de antenas direcionais
Figura 15 - Redes sem fio com acesso a internet utilizando ponto de acesso
Figura 16 - Redes sem fio com acesso a internet usando computador como
Gateway
Figura 17 - Redes sem fio e fixa compartilhando o acesso a internet
Figura 18 - Redes sem fio e fixa compartilhando o acesso a internet
Figura 19 - Escala de Padrões IEEE
Figura 20 - Funcionamento WiMAX
Figura 21 – Torre de Transmissão
Figura 22 - Cenário do WiMAX
Figura 23 - Cenário do uso do WiMAX
Lista de Tabelas
Tabela 1 – Velocidade da passagem dos dados no ADSL.
Tabela 2 – Freqüência e Potência dos padrões 802.11.
Tabela 3 – Comparação resumida entre os padrões Wi-Fi e WiMAX.
13
Lista de Siglas
ADSL -
Asymmetric Digital Subscriber Line.
AP
-
Access Point
BE
-
Best effort
BPSK -
Binary Phase-Shift Keying.
BPS -
Bits Per Second
CPE -
Customes Premise Equipment
DES -
Data Encryption Standard
DSSS -
Direct Sequence Spread Spectrum
ERB-
Estação de Radio Base
FHSS -
Frequency Hopping Spread Spectrum
HAP -
Hardware Access Point
HZ -
Hertz.
IEEE -
Institute of Electrical and Electronics Engineers.
LAN -
Local Area Network.
LMDS -
Local Multipoint Distribution System.
LOS -
Line-of-sight.
NLOS -
Non-line-of-sight.
MAN -
Metropolitan Area Network.
MBWA -
Mobile Broadband Wireless Access.
MIMO -
Multiple-Input Multiple-Output.
OFDM -
Orthogonal Frequency Division Multiplexing.
OLOS -
Obstructed line of Sight
PA -
Point Access (Roteador sem fio).
PME -
Pequenas e Médias Empresas
PAN -
Personal Area Network.
PCMCIA -
Personal Computer Memory Card International Association
PDAs -
Personal digital assistants.
PMP -
Point-to-Multipoint.
PPM -
Pulse Position Modulation.
QAM -
Quadrature and Amplitude Modulation WEP.
QPSK -
Quadrature Phase Shift Introduzir
14
QoS -
Quality of Service.
WAN -
Wide Area Network.
WEP -
Wireless Encryption Protocol.
Wi-Fi -
Wireless Fidelity.
WiMAX -
Wireless Interoperability for Microwave Access.
WMAN -
Wireless Metropolitan Access Network.
15
1 - INTRODUÇÃO
Este trabalho trata das tecnologias de rede Wireless (redes sem fio) e também do
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), também entendido como
Interoperabilidade Mundial para Acesso por Microondas. O objetivo principal deste trabalho
é identificar quais as vantagens e desvantagens de sua utilização.
Trata-se de uma tecnologia de banda larga sem fio, capaz de atuar como alternativa
as tecnologias como cabo e ADSL (Assymmetric Digital Subscriber Line) na construção de
redes comunitárias. Em teoria, espera-se que os equipamentos Wi-Max tenham alcance de
até 50 Km e capacidade de banda passante de até 70 Mbps. Na prática, alcance e banda
dependerão do equipamento e da freqüência usados, bem como da existência ou não de
visada, que significa dizer: se a antena de um ponto consegue "ver" a antena de outro, se
não há obstáculos no caminho, construções, montanhas, etc (FAGUNDES, 2006).
A tecnologia vem sendo desenvolvida e incorporada desde meados de 2001 e foi
desenvolvida por um pool de empresas, lideradas pela Intel e pela Nokia, com base na
norma 802.16 da IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), estabelecida pelo
grupo de trabalho em padrões de acesso sem fio de banda larga (Working Group on
Broadband Wireless Access Standards).
Além de operar em uma ampla faixa de freqüência – de 2 a 66 GHz – as principais
vantagens se concentram em 3 aspectos: banda larga; longo alcance; e dispensa de visada,
o que não ocorre com outras tecnologias sem-fio. O Wi-Fi, por exemplo, baseado na IEEE
802.11, foi desenvolvido para funcionar em LAN (redes locais) tendo, portanto, curto
alcance. Justamente o oposto do Wi-Max, que foi desenvolvido para funcionar em MAN
(redes metropolitanas), sendo que em alguns casos, as duas tecnologias podem atuar de
forma complementar (JARDIM, 2005).
A figura 1 exemplifica o funcionamento da tecnologia Wi-MAX comparado ao Wi-Fi.
16
Figura 1: Funcionamento da tecnologia WiMAX comparado ao Wi-Fi.
Torna-se necessário assim, compreender a visão global deste contexto, onde existe,
de um lado, diferentes tecnologias de redes e, de outro lado, a tecnologia da informação
como uma realidade de mercado agressivo e em crescimento constante.
Assim, o foco deste trabalho é caracterizar as diferenças entre essas tecnologias
disponíveis no mercado e suas vantagens e desvantagens na utilização em relação as
demais.
1.2 - Perspectiva de contribuição
Neste trabalho foi feita uma comparação entre ADSL e dos dois padrões aprovados
pelo IEEE, que são utilizados para comunicação de redes sem fio, Wi-Fi (IEEE 802.11) e o
WiMAX (IEEE 802.16), mostrando que sua utilização destina-se para aplicações diferentes,
e que eles não são concorrentes, mas se completam. Para comparar os padrões, foi feita
17
uma explanação sobre seus métodos de modulação, a faixa de espectro de freqüência
utilizada e seu possível raio de alcance do sinal.
Para ilustração foram apresentados alguns cenários de utilização dos padrões. Este
trabalho pretende auxiliar as pessoas que desejam instalar uma rede sem fio ou um
provedor de internet, na escolha entre padrões apresentados.
1.3 - Metodologia
Este trabalho é um estudo dos diferentes tipos de comunicação existentes no mercado
e seus comparativos, abordando as tecnologias: ADSL, Wi-Fi e WiMAX. Esta estruturado
como segue:
•
No capitulo 2 é feita uma abordagem sobre a tecnologia
ADSL, suas
características e aspectos gerais, além das vantagens e desvantagens de sua
utilização.
•
No capitulo 3 é tratado o Wi-Fi, as características e os aspectos da tecnologia,
e ainda, as vantagens e desvantagens de sua utilização.
•
No capitulo 4 é discutida a tecnologia WiMAX, as suas características e seus
aspectos.
•
No capitulo 5 é mostrada uma comparação entre as três tecnologias ADSL,WiFi e WiMAX.
•
No capitulo 6 exibe as conclusões do trabalho.
18
2 - TECNOLOGIA ADSL
ADSL (Assymmetric Digital Subscriber Line ou "Linha Digital Assimétrica para
Assinante") foi concebido em 1989 e trata-se de uma tecnologia que permite a transferência
digital de dados em alta velocidade por meio de linhas telefônicas comuns. A cada dia, a
tecnologia ADSL ganha novos usuários, tanto é que este é o tipo de conexão à internet em
banda larga mais usado no Brasil e um dos mais conhecidos no mundo.
2.1 - Canais ADSL
Basicamente divide a linha telefônica em três canais virtuais, sendo um para voz, um
para download (de velocidade alta) e um para upload (com velocidade média se comparado
ao canal de download). Teoricamente, as velocidades de download podem ir de 256 Kbps
até 6.1 Mbps. No caso do upload essas taxas variam de 16 Kbps até 640 Kbps, mas tudo
depende da infra-estrutura do fornecedor do serviço, o que indica que essas taxas podem
ter valores diferentes dos mencionados (FAGUNDES, 2006).
Quando uma linha telefônica é usada somente para voz, suas chamadas utilizam
freqüências baixas, geralmente entre 300 Hz e 4000 Hz. Na linha telefônica é possível usar
taxas mais altas, mas elas acabam sendo desperdiçadas. Explicando de maneira simples, o
que o ADSL faz é aproveitar as freqüências que não são usadas pelo canal de voz para a
transmissão de dados. Como é possível usar mais de uma freqüência ao mesmo tempo na
linha telefônica, é então possível usar o telefone para voz e dados ao mesmo tempo. A
figura 2 exemplifica este esquema:
Figura 2: Freqüências da tecnologia ADSL.
É por causa dessas características que o ADSL ganhou o termo "assymmetric"
(assimétrica) no nome, pois indica que a tecnologia possui maior velocidade para download
e menor velocidade para upload.
19
A tecnologia ADSL funciona instalando-se um modem específico para esse tipo de
conexão na residência ou empresa do usuário e fazendo-o se conectar a um equipamento
na central telefônica. Neste caso, a linha telefônica comum serve como conexão física para
a comunicação entre esses dois pontos. Essa comunicação ocorre em freqüências acima de
5000 Hz, não interferindo na comunicação de voz (que funciona entre 300 Hz e 4000 Hz).
Como a linha telefônica é usada unicamente como um meio de comunicação entre o modem
do usuário e a central telefônica, não é necessário pagar pulsos telefônicos, pois a conexão
ocorre por intermédio do modem e não discando para um número específico, como é feito
com o acesso à internet via conexão discada. Isso deixa claro que todo o funcionamento do
ADSL não se refere à linha telefônica, pois esta é apenas um "caminho", mas sim ao
modem. Quando o modem estabelece uma conexão com o modem da central telefônica, o
sinal vai para um roteador, em seguida para o provedor e finalmente para a internet
(FAGUNDES, 2006).
2.2 - Modem ADSL
O modem ADSL é colocado no computador do usuário e é responsável pelo
processamento de dados referente à alocação das informações de recepção de dados,
transmissão de dados e voz em seus respectivos canais. A figura 3 mostra o seu esquema
de funcionamento.
Figura 3: Funcionamento do modem na conexão ADSL.
2.3 - Transmissão de Dados
A taxa de passagem dos dados depende de vários fatores, tais como o comprimento
da linha de cobre, diâmetro, presença de derivação e interferência de outros pares. A
atenuação da linha aumenta com o comprimento e a freqüência, diminuindo com aumento
20
do diâmetro do fio. Ignorando as derivações, o ADSL terá a performance observada na
tabela 1:
Taxa
Medida do Fio
Distância
Diâmetro
Distância
1.5/2.0 Mbps
24 AWG
18.000 pés
0.5 mm
5.5 Km
1.5/2.0 Mbps
26 AWG
5.000 pés
0.4 mm
4.6 Km
6.1 Mbps
24 AWG
12.000 pés
0.5 mm
3.7 Km
6.1 Mbps
26 AWG
9.000 pés
0.4 mm
2.7 Km
Tabela 1: Velocidade da passagem dos dados no ADSL.
Praticamente todas as empresas que fornecem ADSL só o fazem se o local do usuário
não estiver a mais de 5 Km da central telefônica. Quanto mais longe estiver, menos
velocidade o usuário pode ter e a conexão pode sofrer instabilidades ocasionais. Isso se
deve ao ruído (interferência) que ocorre entre um ponto e outro. Quanto maior essa
distância, maior é a taxa de ruído. Para que haja uma conexão aceitável é utilizado o limite
de 5 Km. Acima disso pode ser possível, mas é inviável o uso de ADSL. Na figura 4
observa-se o funcionamento do ADSL.
Figura 4: Funcionamento do ADSL.
O ADSL depende de um processo digital avançado de sinal e algoritmos criativos para
comprimir a informação para linhas de telefone com pares-trançados. Além disso, foram
necessários muitos avanços em transformadores, filtros analógicos e conversores de A/D.
As linhas de telefone longas podem atenuar sinais a um megahertz (a extremidade inferior
da faixa usada pelo ADSL) por 90 dB, forçando as seções analógicas do modem ADSL a
trabalhar muito para atingir faixas largas e dinâmicas, canais separados, e manter baixas
figuras de ruído (JARDIM, 2005).
Do lado de fora, o ADSL parece um simples duto de dados síncrono e transparente
com várias taxas de dados em cima de linhas de telefone comuns. Do lado de dentro, onde
todos os amplificadores trabalham. A figura 5 mostra a estrutura do ADSL.
21
Figura 5: Estrutura do ADSL.
2.4 - Vantagens e Desvantagens
2.4.1 - Vantagens
Alguns provedores oferecem a velocidade de 2 megabits por segundo para download.
Na teoria, significa que é possível baixar um arquivo de 15 Mb em até um minuto (na prática
depende de alguns fatores, como congestionamento em servidores, localização geográfica
do site visitado e outros). É claro que a mensalidade do acesso para essa velocidade é
bastante caro. Além disso, os usuários navegam quando e por quanto tempo quiser. Apesar
de o sistema ADSL operar por meio da linha telefônica, não são computados os pulsos para
acesso à Internet.
2.4.2 - Desvantagens
No caso do acesso ADSL, o aluguel do modem é a modalidade mais praticada. Isso
significa que haverá um acréscimo na mensalidade. E que, no caso de cancelar a assinatura
ou decidir trocar de provedor, o modem deverá ser devolvido. Além da mensalidade do
provedor de acesso ADSL (uma operadora de telefonia) e da referente ao aluguel do
modem, tem mais uma: a do provedor que vai oferecer a infra-estrutura de servidores de
correio eletrônico (com suporte), conteúdo para banda larga e outros serviços.
22
3 - TECNOLOGIA WIRELESS/WI-FI
Wireless provém do inglês:Wire (fio, cabo); Less (sem); ou seja: sem fio Erroneamente
é também conhecido como Wi-Fi(Wireless Fidelity), mas wireless, termo conhecido
mundialmente, caracteriza qualquer tipo de conexão para transmissão de informação sem a
utilização de fios ou cabos. Assim como Bluetooth e Raios Infravermelhos que permitem a
ligação entre dispositivos de comunicação de curto alcance também são assim
considerados por serem tecnologias que não utilizam fios ou cabos para conexão entre os
dispositivos (FAGUNDES, 2006). Na figura 6 ilustram-se exemplos da tecnologia sem fio.
Figura 6 – Tecnologia sem fio em funcionamento: Wireless, bluetooth e raios infravermelhos.
Quase na mesma época em que surgiram os notebooks, no Brasil, em 1988, muitas
pessoas sonhavam com o dia em que entrariam em um escritório e magicamente seu
notebook se conectaria a Internet. Em conseqüência disso, diversos grupos começaram a
trabalhar para descobrir maneiras de alcançar esse objetivo. A abordagem mais prática foi
em equipar o escritório e os notebooks com transmissores e receptores de rádio de ondas
curtas para permitir a comunicação entre eles. Esse trabalho levou rapidamente à
comercialização de redes locais conhecidas como LANs (Local Área Network) sem fio por
várias empresas.
O problema era encontrar dois dispositivos de diferentes fabricações que fossem
compatíveis entre si. Essa proliferação de padrões significava que um computador equipado
com um rádio de marca X não funcionaria em uma sala equipada com uma estação-base da
marca Y. Finalmente, a indústria decidiu que um padrão de LAN sem fio poderia ser uma
boa idéia, e assim o comitê do IEEE (Institute of Eletrical and Eletronics Engineers), que
padronizou as LANs com fio recebeu a tarefa de elaborar um padrão de LANs sem fio. O
padrão recebeu o nome 802.11 (Portal ADSL,2007).
23
Na época em que o processo de padronização começou (década de 1990), a
Ethernet dominava o mercado de redes locais. O comitê então decidiu tornar o padrão
802.11 compatível com a Ethernet. Mas existiam diversas diferenças em relação à Ethernet
na camada física e na camada de enlace de dados, e essas diferenças tinham de ser
tratadas pelo padrão 802.11 (Portal ADSL ,2007).
Após alguns trabalhos, o comitê apresentou um padrão em 1997 que tratou dessas e
de outras questões. Esta rede sem fio funcionava a 1Mbps ou 2Mbps, mas não era aceito
devido ser muito lenta, o que veio a iniciar o trabalho em padrões mais rápidos. Uma divisão
se desenvolveu dentro do comitê, resultando em dois novos padrões (ou sub-padrões)
publicados em 1999. O padrão 802.11a que utilizava da mesma faixa de freqüências que o
802.11, mas que possuía uma técnica de modulação diferente para alcançar 11Mbps. Em
seguida o comitê apresentou outro padrão, o 802.11g, que utilizava a técnica de modulação
do padrão 802.11a, mas com a faixa de freqüência do padrão 802.11b.
O padrão 802.11 em termos de velocidade de transmissão alcança no máximo 2Mbps,
trabalhando com a banda de 2,4GHz(Portal ADSL,2007).
3.1 - Padrão IEEE 802.11
Dentro de cada padrão existem diversos sub-padrões que definem as características
particulares de cada um. Essas características são definidas por velocidade, alcance,
freqüência e até mesmo protocolos de segurança. Conforme TORRES (2001), se todos os
equipamentos que estiverem conectados na rede pararem de utilizá-la, então o canal pára
de ser utilizado, para poder iniciar uma nova comunicação o emissor novamente deverá
escutar o canal para ver se realmente não há transmissão, então novamente é estabelecida
a comunicação e a definição do período de tempo para os outros equipamentos conectados,
ou seja, como se fosse uma transmissão inicial.
TORRES (2001) descreve que, com este esquema somente em um momento poderá
haver algum tipo de colisão de dados, na primeira transmissão, caso duas ou mais
máquinas ao verificar o canal percebem que não há transmissão, então elas iniciam as suas
transmissão simultaneamente. Quando isso acontecer as transmissões são interrompidas, e
novamente o canal deverá estar liberado para uso depois que apenas uma máquina iniciar a
escuta e transmissão. Esse esquema de transmissão por ondas de rádio utiliza duas
técnicas, a FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) e DSSS(Direct Sequence Spread
Spectrum).
24
Segundo TORRES (2001), esse padrão IEEE 802.11 utiliza a faixa de freqüência
de transmissão de 2,4 GHz, o qual pertence a uma faixa de uso público, não havendo a
necessidade de qualquer autorização pelos órgãos governamentais.
Conforme TORRES (2001), na transmissão de dados utilizando o padrão IEEE
802.11 é utilizado um esquema de criptografia chamado WEP (Wireless Encrvption
Protocol). A criptografia é utilizada para que intrusos ao interceptarem os dados não
consigam ter acessos as informações. O padrão IEEE 802.11 utiliza 5 técnicas de
transmissão de dados, o que torna possível enviar um pacote de dados de uma estação
para outra, diferenciando entre si na tecnologia usada e nas velocidades que podem
alcançar .A tabela 2 ilustra as potência e freqüência no padrão 802.11
NOME
MÉTODO
FREQÜÊNCIA
TAXA
802.11
Infra red
0.85 micron
1 Mbps
802.11
802.11
802.11
802.11 a
802.11 b
802.11 g
Infra red
FHSS
DSSS
OFDM
HR DSSS
OFDM
0.95 micron
2.4 GHz ISM band
2.4 GHz ISM band
5 GHz ISM band
2.4 GHz ISM band
2.4 GHz ISM band
2 Mbps
1-2 Mbps
Até 11 Mbps
Até 54 Mbps
Até 11Mbps
Até 54 Mbps
Tabela 2: Freqüência e Potência no padrão 802.11
3.2.1 -Tipos de redes padrão IEEE 802.11 a/b/g
A empresa VICOMSOFT (2006) propõe alguns cenários de utilização da tecnologia
wireless que podem ser aplicados para WI-FI. As características de cada tipo de rede foram
extraídas do próprio fabricante e estão descritas nas próximas seções.
3.2.1 - Rede local sem fio ad-hoc
São vários computadores isolados, cada qual deve ser equipado com placa de
transmissão de dados sem fio. Cada computador pode comunicar diretamente com todos os
outros também equipados com placas de transmissão de dados sem fio, que estiverem em
seu raio de alcance. Dessa maneira eles compartilham arquivos, impressoras. Um exemplo
prático: duas ou mais pessoas em uma sala, sem comunicação wireless, fazerem seus
notebooks se comunicarem diretamente, não havendo a necessidade de um Ponto de
Acesso (Access Point ou AP), conforme a figura 7.
25
Figura 7 : Rede sem fio Ad-Hoc. [VICOMSOFT (2006)]
3.2.2 - Rede local sem fio cliente/servidor com ponto de acesso
Quando a intenção é conectar uma rede local fixa, já existente, a uma rede local sem
fio, ou a micros com placas wireless, pode-se utilizar de um equipamento denominado de
HAP (Hardware Access Point), ou simplesmente, AP. Neste caso o ponto de acesso irá
prover a interligação das duas redes distintas, para isso ele deve ser dotado de entradas
ethernet, padrão IEEE 802.3, conector RJ 45. Esse ponto de acesso fará a funcionará como
os hubs das redes cabeadas, sendo a ponte para as duas redes, conforme figura 8
(PORTAL ADSL ,2007)
Figura 08 – Rede sem fio cliente /servidor, utilizando ponto de acesso [VICONSOFT(2006)]
Ao invés de utilizar um AP, é possível a interligação de duas redes, sem fio e fixa,
sendo que, a partir de um dos computadores dotado de duas placas de rede uma ethernet e
34 outras wireless. Rodando junto com o sistema operacional deve haver softwares
específicos para o controle de rotas das redes.
26
Figura 09: Rede sem fio cliente/servidor, utilizando software para haver a comunicação.
[VICOMSOFT (2006)]
3.2.3 - Rede local sem fio com múltiplos pontos de acesso e pontos
de extensão
Como descrito nas seções anteriores o alcance de cobertura do padrão IEEE 802.11 é
limitado. Se a área em que estão localizadas as redes ultrapassar os limites especificados
pelos equipamentos utilizados para uma comunicação, uma alternativa pode ser a
instalação de outros pontos de acesso. Podendo ser APs ou computadores dotados
equipados com placas wireless e softwares específicos, tal como mostra a figura 10
(Wikipedia.org Acesso)
Figura 10: Rede local sem fio com múltiplos pontos de acesso [VICOMSOFT(2006)].
27
Uma alternativa apresentada é a instalação de equipamentos chamados de pontos de
extensão (figura 11). Estes pontos de extensão devem ser instalados de maneira que a área
de cobertura seja sobreposta a área do ponto de acesso. Com isso a mobilidade entre o
ponto de acesso e o ponto de extensão está garantida. Este conceito é chamado de
roaming. A principal diferença entre pontos de acesso e pontos de extensão, está no fato
que os pontos de extensão não necessitam de uma rede fixa para que haja a comunicação
entre duas redes.
Figura 11: Rede local sem fio com pontos de extensão. [VICOMSOFT (2006)]
Roaming, conforme VICONSOFT (2006), é a mobilidade que o usuário tem em trocar
de área de cobertura pelo ponto de acesso sem a perda da comunicação (figura 12). O
próprio equipamento instalado na rede sem fio quando depara com essa situação, escolhe
automaticamente qual equipamento passará a efetuar a comunicação, fazendo com que o
usuário sempre tenha o melhor sinal possível nessa transição.
28
Figura 12: Utilização do Roaming. [VICOMSOFT (2006)]
3.2.4 - Rede local sem fio conectando redes locais fixas
A figura 13 ilustra três redes distintas estão se comunicando a partir de um ponto de
acesso e um micro equipado de placa wireless e software específico. O ponto de acesso faz
a interligação da rede wireless com a rede fixa 1. O micro equipado com a placa wireless
está localizado na rede fixa 2, como ele está ao alcance do ponto de acesso a rede fixa 1,
fixa 2 e os micros wireless podem comunicar-se.
Figura 13: Redes sem fio conectando redes fixas. [VICOMSOFT (2006)]
Muitas vezes a distância entre os micros da rede wireless pode ultrapassar os limites
impostos pelos fabricantes de pontos de acesso. Como saída pode-se utilizar duas antenas
direcionais, com maior potência, para conseguir efetuar a comunicação entre duas redes,
conforme a figura 14.
29
Figura 14: Utilização de antenas direcionais. [VICOMSOFT (2006)]
3.2.5- Rede local sem fio com acesso à internet
O acesso a Internet pode ser compartilhado as redes locais sem fio sem dificuldades.
Esse compartilhamento pode ser feito através de um ponto de acesso que estiver conectado
à Internet (figura 15).
Figura 15: Rede sem fio com acesso à Internet utilizando ponto de acesso.[VICOMSOFT (2006)]
O acesso de redes locais sem fio à Internet também pode ser feito por um
computador, equipado com placas wireless e software específico, fazendo papel de um
gateway, como ilustrado na figura 16.
Figura 16: Rede sem fio com acesso à internet usando computador como gateway. [VICOMSOFT
(2006)]
30
3.2.6 - Rede Local sem fio e fixa compartilhando o acesso à internet
Como descrito na seção 3.2.4, uma rede fixa e sem fio podem estar conectadas. Se
um dos computadores localizados na rede local fixa tiver conexão à Internet, então todos os
outros computadores que estiverem sendo conectados aos pontos de acesso poderão
utilizar a conexão à Internet já existente na rede fixa (figura 17).
Figura 17: Redes sem fio e fixa compartilhando o acesso a internet. [VICOMSOFT (2006)]
Da mesma forma, se a conexão a Internet estiver em qualquer computador ou ponto
de acesso da rede wireless, os computadores da rede local fixa também terão acesso a
Intenet já existente (figura 18).
Figura 18 Redes sem fio e fixa compartilhando o acesso a internet. [VICOMSOFT(2006)]
31
3.3 – Padrões IEEE
3.3.1 - Padrão IEEE 802.11a
Com a intenção de sanar os problemas antes encontrados nos padrões 802.11 e
802.11b foi criado o padrão 802.11a, com uma velocidade maior chegando ao máximo de 54
Mbps (de 72 a 108 Mbps por fabricantes não padronizados), podendo também operar em
velocidade mais baixas. Trabalha em uma faixa de 5GHz, faixa essa que tem por vantagens
poucos concorrentes, porém com menor área de alcance. Para esse padrão são permitidos
64 clientes conectados por AP (Access Point). (Wikipedia.org.,2007)
O tipo de modulação padrão consiste de 12 canais não sobrepostos disponíveis,
diferente dos 3 canais livres disponíveis nos padrões 802.11b e 802.11g, o que permite
cobrir uma área maior e mais densamente povoada, em melhores condições que outros
padrões.
Com uma desvantagem relacionada à expansão é a falta de compatibilidade com a
base instalada em relação ao padrão 802.11b, pois esta utiliza faixas de freqüência
diferentes.
3.3.2 - Padrão IEEE 802.11b
Esse padrão ,sendo o primeiro definido pelo comitê, permite 11 Mbps de velocidade de
transmissão máxima (podendo também comunicar-se a velocidade mais baixas como 5,5, 2
ou mesmo 1 Mbps), porém por trabalhar numa banda mais baixa,pode ocorrer mais
interferências de outros tipos de fontes quaisquer, como por exemplo, celulares, fornos de
microondas e dispositivos Bluetooth etc., que trabalham na mesma faixa de 2,4GHz. São
permitidos no máximo 32 clientes conectados por AP. Mesmo tendo limitações na utilização
de canais, hoje é ainda o padrão mais popular no mundo e com a maior base instalada, com
mais produtos e ferramentas de administração e segurança disponível devido baixo custo
com a banda gratuita. (Wikipedia.org,2007)
3.3.3 - Padrão IEEE 802.11g
Incorporando várias características boas dos padrões 802.11a e 802.11b, além de
utilizar também modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), onde
32
múltiplos sinais são enviados em diferentes freqüências, e velocidade de até 54 Mbps,
têm como principal vantagem sobre os outros a utilização da faixa de 5GHz por ter menor
atenuação. Como desvantagem, possui incompatibilidade com dispositivos de diferentes
fabricantes.
Por trabalhar na mesma faixa do padrão 802.11b (2,4 GHz), permite que
equipamentos de ambos os padrões (b e g) possam interoperar no mesmo ambiente,
possibilitando assim evolução menos traumática do parque instalado, mesmo que isso
ocorra uma diminuição da sua taxa.
3.3.4 – Benefícios dos Padrões IEEE
Hoje essa tecnologia de conectividade sem fio tornou-se mais popular desde sua
invenção pelo comitê IEEE. Comparado às antigas redes a cabos, as redes sem fio vem
mostrando o seu crescimento de forma surpreendente, principalmente na criação de
aplicativos que viabilizam a transferência de informações tanto para fins comerciais como
para uso pessoal.
“As redes 802.11g turbinadas dão adeus aos fios e oferecem mais estabilidade e
velocidade” (BALIEIRO, 2005), ou seja, além da sua velocidade normal de 54 Mbps com
modificações feitas pelos fabricantes, esses padrões podem ser incrementados dobrando
sua velocidade nominal para até 125 Mbps.
As redes sem fio vêm sendo muito estudadas e utilizadas. Muitos produtos vêm sendo
lançados no mercado, mostrando sua facilidade tanto para leigo como para o profissional,
devido sua mobilidade e facilidade nas instalações, suas configurações. O que diferencia
das redes cabeadas é o fácil acesso a banco de dados e também à internet, onde exista um
ponto de cobertura de uma rede sem fio fornecendo esse acesso.
A tecnologia Wi-Fi possui diversas características que beneficiam seus usuários;
•
Produtividade – acesso à informação crítica para o seu negócio com a maior rapidez
possível;
•
Flexibilidade e Mobilidade – acesso de qualquer lugar dentro da rede de alcance;
•
Rapidez e Acessibilidade – sempre on-line onde quer que esteja.;
•
Internet de banda larga – débitos até 54 Mbps.
Os locais favoráveis para implementação de soluções Wi-Fi de acesso público, são
chamados de hotspots, e compreendem locais freqüentados por profissionais em viagem,
33
como por exemplo: aeroportos, hotéis, centros de convenções, museus, zonas comerciais
ou estádios de futebol.
O principal atributo das soluções Wi-Fi consiste na concretização do conceito de
always on do utilizador final em banda larga, possibilitando-lhe a mobilidade, flexibilidade e
conveniência no acesso à informação, independentemente da sua permanência num
ambiente
público
ou
privado.
Nesta
vertente,
os
serviços
Wi-Fi
destinam-se
fundamentalmente a profissionais em viagem, com necessidades de acesso em banda larga
à
Internet
e
redes
(Wikipedia.org,2007)
.
privadas
(ex:
consultores,
jornalistas,
empresários,
etc)
34
4 – TECNOLOGIA WI-MAX
WiMAX, é uma versão bem mais veloz do Wi-Fi. Ela nasceu da necessidade de se ter
uma tecnologia sem fio de banda larga com longo alcance e alta taxa de transmissão.
TANNENBAUM (2003) descreve que em julho de 1999, iniciou-se o trabalho de
pesquisa para regulamentar o padrão 802.16 pelo IEEE, sendo este aprovado em abril de
2002. Oficialmente o padrão é chamado “Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access
Systems” (interface aérea para sistemas fixos de acesso sem fio de banda larga). Porém
muitas pessoas chamam de WMAN (Wireless Metropolitan Área Network – rede
metropolitana sem fio) e ainda sendo mais divulgado por WiMAX (Worldwide Interoperability
for Microware Access - Interoperabilidade Mundial para Acesso de Micro-ondas, nome dado
por um grupo de indústrias conhecido como “WiMAX Forum”) e é conhecido como o padrão
802.16.
Conforme descreve TANNEMBAUM (2003), a primeira versão do padrão IEEE 802.16,
homologada em dezembro de 2001, opera na faixa de freqüência de 10 a 66 GHz e requer
visada direta, LOS(Line-Of-Sight), tem um alcance de 50 km e opera com taxas de
transmissão entre 32 Mbps e 134Mbps, com canal de 28 MHz, atendendo centenas de
usuários. Utiliza as modulações: QPSK, 16 QAM e 64 QAM. Projetado para padronizar
implementações LMDS (Local Multipoint Distribution System – Serviço de Distribuição
Multiponto Local). Na figura 19 observa-se o Escala de Padrões IEEE
Figura 19 Escala de padrões IEEE.
35
4.1 - Como funciona o WiMAX
Na prática, o WiMAX funciona como o WiFi, mas a velocidade mais alta, em distâncias
maiores e para um número bem maior de usuários. O WiMAX poderia acabar com as áreas
que hoje não têm acesso à internet de banda larga porque as empresas de telefonia e TV a
cabo ainda não levaram os fios necessários até estes remotos locais, veja exemplo na figura
20.
Figura 20 Cenário do WiMAX
4.1.2 - Sistema WiMAX
4.1.2.1Torre WiMAX
Uma torre é parecida em seu conceito com a torre de telefonia celular.Uma única torre
WiMAX pode fornecer cobertura para uma área muito grande, aproximadamente 8.000 KM2
Uma torre pode se conectar diretamente à internet usando uma conexão com fio de largura
de banda (como uma linha T3, por exemplo). Pode também se conectar a outra torre
WiMAX usando um link de microondas em linha de visão. Esta conexão a uma segunda
torre (geralmente chamada de backhaul),junto com a capacidade de uma única torre de
36
cobrir até 8 mil KM2, é o que permite ao WiMAX fornecer cobertura a áreas rurais
remotas. Na figura 21 se tem um foto da torre de transmissão WiMAX da Intel
Figura 21 Torre de transmissão WiMAX (Grabianowski e Marshall Brain 2007 )
4.1.2.2 - Receptor WiMAX
O receptor e a antena poderiam ser uma pequena caixa ou um cartão
PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association), ou poderiam ser
integrados ao laptop como o WiFi e hoje.
4.2. – Padrõa IEEE 802.16a
4.2.1 - Padrão IEEE 802.16a
Conforme PRADO (2006), finalizado em janeiro de 2003, foi projetado para atender as
freqüências mais baixas entre 2 GHz e 11 GHz, algumas das quais não licenciadas, com
suporte para tecnologias PMP (Point-to-Multipoint – Ponto-Multiponto) e Mesh. Oferecem
acesso à última milha, tendo o objetivo da especificação à competição com tecnologias já
existentes no mercado como xDSL e cable modems. Com taxas de transmissão de até 75
Mbps e um alcance máximo de 50 km. Não requer linha de visada para suas antenas,
NLOS. Utiliza as modulações: OFDM 256 sub-portadora, QPSK(Quadrature Phase Shift
Introduzir), BPSK, 16 QAM e 64 QAM.
4.2.2 - Padrão IEEE 802.16b e IEEE 802.16c
Conforme PRADO (2006), para operação na faixa de freqüência ISM de 5 GHz o IEEE
802.16b cuida de aspectos relativos à qualidade de serviço. Já o IEEE 802.16c teve sua
aprovação pelo comitê em dezembro de 2002. Traz em sua especificação a
37
interoperabilidade através dos perfis de sistemas na faixa de 10 GHz a 66 GHZ, protocolo
e especificação de testes de conformação.
4.2.3 - Padrão IEEE 802.16 d
Segundo PRADO (2006), tem as mesmas características do IEEE 802.16a, pois é uma
atualização que consolida os padrões 802.16a e 802.16c em um único padrão. Passa a
suportar antenas MIMO (Multiple Input, Multiple Output), permitindo a utilização de múltiplas
antenas, aumentando a confiabilidade do alcance de sinais, e considerado o padrão
Nomádico (Fixo) apenas portátil (não comuta, ou seja, não possui handoff entre ERBs em
altas velocidades.)
Um lado também bastante inovador da tecnologia de WiMAX "Nomádico" é que no
Brasil ela opera em bandas de freqüências não licenciadas (5,8 GHZ) e em bandas de
freqüências Licenciadas (2,5 e 3,5 GHz).
O WiMAX "Nomádico" fornece uma alternativa sem fio para o acesso de banda larga
de última milha ao cabo e ao ADSL. Ele tem um alcance de 8 a 12 km em cobertura NLOS
(Non Line of Sight) e de 30 a 40 km em cobertura LOS (Line of Sight) e fornece taxa de
transmissão de até 70 Mbps por estação rádio-base.O WiMAX "Nomádico" é uma solução
completa para voz, dados e vídeo (streaming) com QoS (Quality of Service) e segurança
intrínsecas. A segurança do WiMAX suporta a autenticação com certificados x.509 e
criptografia de dados utilizando DES (Data Encryption Standard).
O WiMAX "Nomádico" terá uma série de aplicações tais como: banda larga sem fio,
infra-estrutura de banda larga de telefonia móvel e de Wi-Fi, campus networking,
supervisão/segurança, serviços de VoIP e uma infinidade de aplicações corporativas.
4.2.4 - Padrão IEEE 802.16e
Segundo PRADO (2006) o padrão 802.16e (ratificado em Dezembro de 2005) é o
padrão de acesso sem fio de banda larga móvel. WiMAX Móvel (assegurando conectividade
em velocidades de até 100 km/hora) .O WiMAX Móvel ainda não teve seu plano de
freqüência homologado pelo WiMAX Forum mas acredita-se que ele virá na faixa de 2,5
GHz para o Brasil. O WiMAX pode transportar IPv4, IPv6, Ethernet ou simultaneamente com
QoS (PRADO, 2006). A figura 22 ilustra que o WiMAX alcança áreas remotas dos
grandes centros, antes inatingíveis.
38
Figura 22: Cenário do uso do WiMAX.
4.3 - DETALHES TECNICOS DO WIMAX
4.3.1 - Largura de banda
Segundo PRADO (2006): uma estação-base pode permitir simultaneamente o acesso
de mais de 60 empresas com conectividade do tipo T1/E1 ou centenas de residências com
conexões DSL.
4.3.2 - Independência de protocolo:
Pode transportar IP, Ethernet, ATM e mais.
Serviços agregados: pode transmitir Voz sobre IP (VoIP), dados, vídeos, etc.
4.3.3 - Compatibilidade
É compatível com as antenas de telefonia de terceira geração (chamadas de "antenas
inteligentes") que, graças à emissão de feixe demarcado, apontam constantemente ao
receptor, mesmo que em movimento.
39
Segundo PRADO (2006) A tecnologia WiMAX tem uma grande predileção por
cidades. A experiência de campo mostra que ele não se adapta bem em regiões com
árvores (p. ex., florestas) e montanhas. Pode parecer estranho, mas quanto mais
concreto melhor, o que é uma das características do WiMAX, que aproveita as
construções de uma cidade para refletir a onda até o seu destino e numa cidade existem
prédios de vidro, muito aço e concreto, Isto se deve a modulação OFDM (Orthogonal
frequency-division multiplexing)
que aperfeiçoa as
reflexões
do sinal na
sua
transmissão. Obviamente existem limitações, pois nada é tão perfeito, mas a prática
mostra que na maioria dos casos, a reflexão auxilia muito na cobertura do WiMAX. As
Redes de WiMAX são redes similares a da Telefonia Móvel com Estações Rádio-Base
(ERBs) e Estações Clientes (CPE = Customer Premise Equipment) só que com uma
maior diversidade de equipamentos que podem ser conectados do lado dos CPEs. Na
figura 21 é possível visualizar uma rede típica de WiMAX.
Figura 23: Cenário do uso do WiMAX.
40
4.4 – TIPOS DE USUARIOS
4.4.1 - Residencial
Segundo PRADO (2006), cliente residencial é o tipo de cliente que utilizará a rede
WiMAX fazendo comparações com serviços similares de banda larga (como a tradicional
oferta ADSL das operadoras fixas). Acredita-se que nesta categoria de cliente também se
insere o PME. Neste momento inicial o “sabor” da portabilidade, associada à tecnologia
WiMAX, ainda é pouco valorizada para os clientes residenciais e PME.
Um nicho de oportunidade é o atendimento de condomínios horizontais e/ou verticais
de alto padrão, que não possuem atualmente nenhum tipo de acesso a Internet, isso poderá
alavancar o uso de WiMAX no mercado residencial. Que sempre está associado a
tecnologias de distribuição como: mini-DSLAN, cabos ou Wi-Fi.
4.4.2 - Corporativo
Este mercado será a “locomotiva” do WiMAX no primeiro momento. Aqui os clientes
que realmente “pagam a conta” e querem serviços de redes WiMAX com muita
qualidade,poderá oferecer a este mercado soluções similares àquelas de linhas privativas,
frame relay e acesso IP (para voz (principalmente VoIP), dados e Internet). “Tempo é
dinheiro”, esta é a palavra chave. Todas as soluções das operadoras de telecomunicações
exigem um prazo de instalação que gira em torno de 30 a 60 dias. Uma solução wireless é
disponibilizada em muito menos tempo.
4.5 – TIPOS DE COBERTURAS
Abaixo encontram-se as cobertura típicas por banda de freqüência. Lembrando que
WiMAX é uma rede ponto-multiponto, ou seja, não vamos encontrar números de 50 Kms
aqui. A cobertura prática de 50 Kms com WiMAX é “teoria”, somente em alguns casos raros
é
possível
obter-se
reais.(PRADO,2006).
esta
distância,
porém
não
é
prático
para
as
aplicações
41
• (a)2.5GHz - Freqüência licenciada
É a melhor freqüência disponível para WiMAX no Brasil. É a mais baixa, então tem se
portanto os melhores alcances, exigindo uma menor quantidade de rádio-base para cobrir
uma determinada área. Atualmente esta em poder das empresas de MMDS. (PRADO,2006).
LOS = 18-20 km
NLOS = 9-10km
• (b) 3,5 GHz – Freqüência Licenciada
É a freqüência disponível para WiMAX no Brasil, para operadoras e prestadoras de
serviços de telecomunicações. (PRADO,2006).
LOS = 12-14 km
NLOS = 6-7 km
• (c ) 5,8 GHz - Freqüência Não-Licenciada
É uma freqüência livre disponível para WiMAX no Brasil, podendo ser utilizada por
qualquer empresa prestadora de serviços. Por não ser licenciada, existe a possibilidade de
interferências e congestionamento de freqüências em áreas de grande densidade. É
importante, pois não exige gastos com a aquisição de licenças, o que pode viabilizar o plano
de negócio de muitas áreas no Brasil.(PRADO,2006).
LOS = 7-8 km
NLOS = 3-4 km
• (d) 10,5 GHz Freqüência licenciada
Não existem ainda equipamentos de WiMAX para cobertura desta freqüência. O
principal motivo é a necessidade de micro células, pois o poder de cobertura em grandes
distâncias nesta freqüência é muito baixo. Futuramente poderá ser uma alternativa, quando
houver um esgotamento de banda em freqüências mais baixas e uma proliferação do
conceito de WiMAX.(PRADO,2006).
4.6 - Topografia (LOS, NLOS, OLOS)
Todo projeto de uma rede wireless exige uma análise de cobertura em sistemas
computacionais e algumas vezes em campo. Existem várias soluções que reconhecem um
sistema WiMAX (ou seja, uma rede ponto-multiponto), nos quais podemos obter resultados
da viabilidade da rede em função da topografia e regiões de usuários. Em alguns casos, são
42
necessárias análises de campo,principalmente para a Freqüência não Licenciada
(5.8GHz) por causa da sua grande utilização. A experiência nesta freqüência demonstra
que, com exceção de grandes centros, a ocupação desta freqüência é pequena. Nas
freqüências licenciadas, o uso de ferramentas está relacionado em transportar a maior
quantidade de informação em uma região com a banda adquirida, lembrando sempre que a
faixa de freqüência é limitada, devendo ser aproveitada ao máximo. Sempre a topografia
estará associada aos 3 tipos de usuários de uma rede: (INTEL,2006)
LOS: Linha de Visada (LINE OF SIGHT)
NLOS: Near-line-of-sight ou (NON-LINE-OF-SIGHT)
OLOS: Obstructed line of sight.
4.7- Vantagens e Desvantagens
4.7.1- Vantagens
•
Diminui custos de infra-estrutura de banda larga para conexão com o usuário final
(last mile);
•
Tem uma aceitação grande por usuários, seguindo a tecnologia Wi-Fi (IEEE 802.11)
e diminuindo ainda mais os custos da tecnologia;
•
Possibilita, segundo a especificação, altas taxas de transmissão de dados;
•
Possibilita a criação de uma rede de cobertura de conexão de Internet similar à de
cobertura celular, permitindo acesso à Internet mesmo em movimento;
•
Existe amplo suporte do desenvolvimento e aprimoramento desta tecnologia por
parte da indústria.
4.7.2- Desvantagens
•
Nos testes realizados mostrou-se frustração quanto à taxa de transmissão;
•
Apesar das muitas iniciativas e pesquisas, essa tecnologia ainda tem um período de
maturação a ser atingido;
•
Pode, em alguns países, haver sobreposição de utilização de freqüência com algum
serviço já existente;
43
•
Em alguns países a tecnologia já foi inviabilizada devido a uma política específica
para proteção do investimento de capital, já realizado com licenças da tecnologia de
telefonia móvel.
•
Nas faixas de freqüência mais altas existem limitações quanto a interferências
provocadas pela chuva, causando diminuição de taxas de transferências e dos raios
de cobertura.
5 – ANÁLISE COMPARATIVA
O ADSL se comparado as duas mais novas tecnologias (WiFi e WiMAX) não é um
oponente. Inicialmente as redes Wi-Fi permitem conexão sem fio entre dispositivos em uma
LAN, já as redes WiMAX foram projetadas para conexão sem fio em uma MAN, ou seja,
essas tecnologias não concorrem pelo mesmo serviço. O objetivo principal do padrão IEEE
802.11 é criar mobilidade às redes cabeadas privadas. Já o IEEE 802.16 é um padrão
desenhado para prover acesso de banda larga sem fio (BWA).
Uma interligação de rede local utilizando Wi-Fi para fins comerciais (ex. Internet) é
possível, como visto a taxa de conexão utilizada é de até 54 Mbps, mas quando utilizada
outdoor, essa tecnologia é submetida a aplicações que demandam muito tráfego, pois a
quantidade de clientes e as possíveis correções de dados enviados são maiores, o que
torna a largura de banda já não ser suficiente.
Nas redes WiMAX as taxas de transferência podem chegar até 70 Mbps, podendo
permitir a utilização de vários usuários ao mesmo tempo. Tendo uma importante
característica que é NLOS.
As redes Wi-Fi, designadas para redes locais, tem alcance de poucos metros, as
redes WiMAX podem chegar a um alcance de até 50 km, podendo ser utilizadas para
interligação de pontos distantes.
Muitos equipamentos disponíveis no mercado para redes Wi-Fi não suportam mais
que uma dezena de conexões simultâneas, é uma tecnologia para LAN desenvolvida com o
objetivo de adicionar mobilidade às redes cabeadas privadas.
As redes WiMAX projetam equipamentos para suportar em torno de 250 conexões
simultâneas, sendo que sua aplicação principal é prover um serviço de acesso banda larga
sem fio.
44
A função de qualidade de serviço está embutida nos projetos WiMAX, suportando
diversas aplicações sem que a qualidade seja comprometida, adequando de acordo com as
requisições dos usuários.
5.1 – Teste comparativo entre as três tecnologias
5.1.1 - Aplicação Inicial:
ADSL = Acesso à banda larga com fio
Wi-Fi = LAN sem fio via radio
WiMAX = Acesso à banda larga sem fio (BWA).
5.1.2 - Taxa de Transmissão:
ADSL = varia (1.5 a 6.5Mbps)
Wi-Fi = 54 Mbps
WiMAX = 75 Mbps
5.1.3 - Alcance
ADSL=Projetada para até 5km da central
Wi-Fi=Projetada para até 100 mts.
WiMAX=Pode alcançar 50 Km
45
5.1.4 - Cobertura:
ADSL= todas as áreas que possuem cabeamento telefônico.
Wi-Fi = Projetado para NLOS indoor
WiMAX = LOS e NLOS, projetado para NLOS outdoor
5.1.5 - Usuários:
ADSL= Milhões
Wi-Fi = Centenas
WiMAX = Milhares
46
6 - CONCLUSÃO
O avanço das redes sem-fio é uma realidade. Várias empresas e instituições já
possuem bases wireless para conexão em rede local.
Destaca-se no mercado atual, como tendência, o WiMAX, que tem características que
podem revolucionar as formas de telecomunicações existentes. O instituto IEEE projetou o
padrão 802.16 visando à cobertura de áreas antes inatingíveis de acesso à banda larga, por
esse motivo, o WiMAX tem a capacidade de se sobressair quando há limitações físicas
impostas em redes cabeadas.
Outro benefício do padrão WiMax é a oferta de conexões banda larga em regiões
onde não existe infra-estrutura de cabeamento telefônico, ou seja, nos pontos críticos das
cidades. Não esquecendo também o fator o “econômico”, dado que a tecnologia WiMAX tem
um custo inferior de instalação quando comparada a outras tecnologias.
O WiMAX proporciona a difusão dos serviços de banda larga para os países em
desenvolvimento, influenciando diretamente na melhoria das telecomunicações do país e
conseqüentemente no seu desenvolvimento. A utilização desse novo modo de comunicação
sem fio, provavelmente aumentará com transmissão de diversos tipos de informações, de
dados, de voz e de vídeo.
Estima-se que a tecnologia WiMAX comece a ser cada vez mais incorporada nas
organizações devido às inúmeras vantagens que esta tecnologia oferece em relação ao
ASDL e ao Wi-FI; tal como mostrou este trabalho.
47
7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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TANNENBAUM, Andrew S. REDES de Computadores. 4ª ed. Rio de Janeiro: Editora
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TORRES, Gabriel. Redes de Computadores Curso Completo.Rio de Janeiro: Axcel
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8 -. ASSINATURAS
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Luciani Ap. Spineli Vilas Boas
Peter Jandl Junior