WIMAX
Camila Moure
Ezequiel Fernandes
Julian Mayer
WIMAX
• O que é WiMAX?
Worldwide
Interoperability
for
Microwave
Access
(Interoperabilidade
Mundial para Acesso por Microondas). Trata-se de uma tecnologia de banda
larga sem-fio.
• Área de Aplicação
Redes Metropolitanas, capaz de atuar como alternativa a tecnologias como
cabos telefônicos e cabos coaxiais na construção de redes comunitárias e
inclusão digital.
• Em qual frequência é operado?
Em uma ampla faixa de freqüência – de 2 a 66 GHz, mais utilizado entre
2,4 a 3,5GHz.
WIMAX
• Características
Espera-se que os equipamentos Wi-MAX tenham alcance de até 50Km e
capacidade de banda passante de até 70 Mbps.
• Funcionamento
O funcionamento é parecido com o do Bluetooth (no ponto de vista de ser
transmissão e recepção de ondas de rádio), usado para comunicação entre
pequenos dispositivos de uso pessoal, como PDAs, telefones celulares de
nova geração, computadores portáteis, mas também é utilizado para a
comunicação de periféricos, como impressoras, scanners, etc. O WiMAX
opera na faixa ISM (Industrial, Scientific, Medical) centrada em 2,45 GHz,
que
era
formalmente
profissionais.
reservada
para
alguns
grupos
de
usuários
WIMAX
WIMAX
• Prós
- Diminui custos de infra-estrutura de banda larga para conexão com o usuário
final;
- Deverá ter uma aceitação grande por usuários;
- Possibilitará, segundo a especificação, altas taxas de transmissão de dados;
- Possibilitará 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.
WIMAX
• Contras
- Nos testes atualmente realizados mostrou-se como grande 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 paises, haver sobreposição de utilização de freqüência com
algum serviço já existente;
- Nas faixas de freqüência mais altas existem limitações quanto a interferências
pela chuva, causando diminuição de taxas de transferências e dos raios de
cobertura.
WIMAX
O WiMAX atualmente possui os padrões:
- O “Nomádico” IEEE 802.16d (ratificado em Junho de 2004) é o padrão de
acesso sem fio de banda larga fixa (também conhecido como WiMAX Fixo)
e teve os primeiros equipamentos homologados em Janeiro de 2006 pelo
laboratório espanhol Cetecom.
- O “Móvel” IEEE 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) e cujos equipamentos
estarão disponíveis no mercado em meados de 2007.
- A grande diferença entre o WiMAX "Nomádico" (ou Fixo) e o Móvel é que
o primeiro é apenas portátil (não comuta – não possui handoff - entre ERBs
em altas velocidades) e o segundo é móvel (comuta – possui handoff -
entre ERBs em velocidades de até 100 Km/h).
WIRELESS
O MUNDO WIRELESS - 4 grandes Grupos:
(1) WPAN = Wireless Personal Area Network – transmissão de pequenos
alcances de metros: Bluetooth (1Mbps), ZigBee e UWB.
(2) WLAN = Wireless Local Area Network – transmissão de até 300m: Wi-Fi
(11Mbps).
(3) WWAN = Wireless Wide Area Network - TDMA (9,6 Kbps), CDMA (14,4
Kbps), EDGE, UMTS GSM/GPRS, CDMA 2000 – 1xRtt e CDMA 2000 – 1xEVDO (500kbps).
(4) WMAN = Wireless Metropolitan Area Network - "4G Proprietário", WiMAX
(70Mbps) e Mobile-FI.
WIRELESS
WIMAX CARACTERÍSTICAS
(1) É uma tecnologia padrão e implica em inter-operabilidade e custo
decrescente;
(2) É
mais barato de 20% a 30% que as tecnologias de banda larga
tradicionais;
(3) É NLOS (Non Line of Sight). Não precisa linha de visada das antenas. O
WiMAX “sobe morro e desce morro”;
(4) Ele tem modulação OFDM (Orthogonal frequency division modulation).
OFDM está bem posicionada e incorporada em algumas portadoras de nova
geração. Ela transmite múltiplos sinais simultaneamente através de um
cabo ou no ar (sem fios), em diferentes freqüências, com o espaçamento
ortogonal destas freqüências para evitar interferências;
WIMAX CARACTERÍSTICAS
(5) Suporte para antenas inteligentes: O WiMAX suporta mecanismos - que
são um dos mais importantes métodos - de melhoria de eficiência espectral
em redes sem fios;
(6)
O
padrão
IEEE
802.16d
suporta
duas
topologias
de
rede:
- a ponto-multiponto e
- opcionalmente a topologia mesh (malha);
(7) Qualidade de Serviço (QoS = Quality of Service): preocupação com a
QoS que habilita a operação NLOS sem severa distorção do sinal em função
de
prédios,
condições
do
tempo
(metereologia)
e
veículos;
(8) Suporte a FDD e TDD: O padrão WiMAX suporta as features FDD
(frequency
division duplexing) e TDD (time division duplexing) para
permitir a inter-operabilidade com sistemas celulares e outros sistemas sem
fio;
WIMAX CARACTERÍSTICAS
(9) Segurança: O padrão WiMAX já inclui medidas para privacidade e
criptografia intrínsisecas no protocolo;
(10)
Opera
em
bandas
licenciadas
e
não
licenciadas.
As bandas licenciadas são as de 2,5 e 3,5 GHz e as não licenciadas são as
de 2,4 e 5,8 GHz;
(11) Taxa de transmissão de até 75 Mbps com canal de 20 MHZ. Os
espectros de frequências são de 2 - 6 GHz;
(12) Alcance de 50 km e em áreas de alta densidade populacional de 8 km
a 10 km;
(13) Tecnologia de BWA (Broadband Wireless Access) tanto fixa como
móvel;
(14) Transmissão de voz, vídeo e dados.
WIMAX
Quem certifica o WiMAX?
- O laboratório oficial selecionado para certificação do WiMAX foi o Cetecom
em Málaga, na Espanha.
- O Cetecom age como um órgão independente e testa os produtos de
WiMAX dos diferentes vendors para assegurar que eles satisfaçam os
padrões de conformidade e interoperabilidade de WiMAX definidos pelo
Fórum de WiMAX.
WIMAX
Como é o processo de Certificação?
O primeiro round de certificação de produtos em WiMAX foi desenvolvido de
acordo com o perfil definido pelo WiMAX Forum para sistemas operando na
freqüência de 3,5 GHz. Para cada sistema de hardware é exigido que ele
passe por uma série ampla e muito restritiva de procedimentos de testes,
consistindo de testes de conformidade de protocolo, conformidade de RF
(rádio-frequência) e interoperabilidade a fim de obter o selo de Certificação
do WiMAX Forum.
A TRANSMISSÃO WIMAX
•
O
WiMAX
utiliza
um
sinal
OFDM
(Orthogonal
Frequency
Division
Multiplexing) em sua camada física.
A modulação OFDM é uma técnica de multiplexação que divide a largura de
banda dentre múltiplas freqüências portadoras. Neste sistema, o fluxo de
entrada dos dados é dividido dentre sub-fluxos que reduzem a taxa destes
dados que são modulados e enviados através de diversas portadoras.
A TRANSMISSÃO WIMAX
A TRANSMISSÃO WIMAX
Espectro referente à uma portadora
A TRANSMISSÃO WIMAX
Espectro referente à 5 sub-canais sobrepostos
SINAL OFDM
•
Um sinal OFDM em banda base é a soma de várias sub-portadoras
ortogonais, com os dados de cada sub-portadora sendo independentemente
modulados usando alguma forma de QAM ou PSK. Este sinal em banda
base é usado para modular uma portadora principal, usada para
transmissão via rádio freqüência.
SINAL OFDM
• Prós
- elevada eficiência espectral
- imunidade contra multi-percursos (geradores dos famosos "fantasmas"
presenciados nas televisões analógicas).
- filtragem de ruído simples.
- não necessidade de visada de antena (facilidade de reflexão)
• Contras
- Sistema complexo de funcionamento e implantação
- Elevado preço dos equipamentos.
CARACTERÍSTICAS DO SINAL OFDM
- Resistência contra resposta em freqüência nula e interferências de
frequência constante;
- Resistência contra burst de ruído ;
- COFDM geralmente possui espectro aproximadamente "branco", o que
traz algumas propriedades eletromagnéticas benignas no que diz respeito a
interferências;
- Alguns sistemas OFDM usam algumas sub-portadoras para carregarem
sinais piloto, que são usados para sincronismo.
SINAL OFDM
Exemplo de uma portadora
SINAL OFDM
Exemplo de duas portadoras
SINAL OFDM
Uma IFFT por período de símbolo
SINAL OFDM
Em transmissões abrangentes, os receptores podem se beneficiar pela
recepção simultânea de sinais vindos de vários transmissores espalhados
pelo espaço, pois a ocorrência de interferências destrutivas será limitada a
um número limitado de sub-portadoras, enquanto as demais terão
interferência construtiva. Este é bastante interessante para alguns países
pois assim podem ser empregadas redes de freqüência única no âmbito
nacional. Uma característica marcante é a redução do efeito "fantasma". O
uso de redes de freqüência única também proporciona um uso mais efetivo
do espectro disponível do que as redes analógicas convencionais.
Entretanto, OFDM obre com canais variantes no tempo ou com a presença
de offset de frequência de alguma portadora. Além disso, devido à
aplicação da FFT (Fast Fourier Transform) no transmissor, o sinal tende a ter
altas taxas de peaks-to-average. Estes efeitos são enfatizadas quando
vários usuários estão enviando dados para a mesma estação base.
SINAL OFDM
Particularidades
Combinando OFDM com técnicas de correção de erro, equalização
adaptativa e modulação reconfigurável, temos a COFDM cujas propriedades
são:
- resistência contra dispersão óptica;
- resistência contra distorções lentas de fase e desvanecimento;
- resistência contra multi-percursos usando intervalo de guarda;
- embora sua complexidade seja elevada, COFDM possui melhor
desempenho sob canais em condições realmente desafiadoras.
WIMAX
As antenas
A transmissão do sinal WiMAX é bem parecida com a de um telefone
celular. Uma torre central envia o sinal para várias outras torres espalhadas
e, estas, multiplicam o sinal para chegar aos receptores.
Transmissor
Canopy
da Motorola
WIMAX
Receptor externo: em prédios, casas, centros comerciais, sítios, etc...
Receptor interno: em notebooks, palmtops, modens externos para
computadores desktop, etc...
WIMAX
O mercado brasileiro para o WiMAX?
•
O WiMAX no Brasil vai explodir. Esta é a percepção sobre o mercado
brasileiro de WiMAX.
(1) a recente certificação WiMAX “Nomádico” de alguns equipamentos;
(2) a provável chegada do leilão das “sobras” da banda de 3,5 GHz pela
ANATEL
no
primeiro
semestre
de
2006;
(3) a nova aprovação em Fevereiro de 2006 do regulamento da freqüência
de 2,5 GHz pela ANATEL. A freqüência de 2,5 GHz é uma forte candidata a
freqüência do WiMAX Móvel.
•
Várias Operadoras de telecom no Brasil estão avaliando esperar as
chegadas dos equipamentos de WiMAX Móvel em 2007.
WIMAX
Quanto vai custar?
•
Ainda ninguém sabe ao certo. As operadoras guardam os estudos
comerciais a sete chaves.
•
O custo de instalação do WiMax para as operadoras deverá ser bem menor
do que a tecnologia DSL.
As aplicações comerciais do WiMAX
Quando as empresas começarem a oferecer WiMAX, de início, a tecnologia
não chegará a concorrer com os atuais padrões de DSL e cabo para
Internet rápida. Porém, há lugares onde o cabo e o DSL não chegam,
mesmo em cidades grandes e capitais. Então, as operadoras poderão
preencher esse nicho de mercado, para usuários finais.
WIMAX
Os testes realizados no Brasil
Em parceria com universidades, instituições e governos, a Intel liderou
testes de WiMAX no Brasil, desde 2004.
E funcionou?
Prova de fogo em Ouro Preto (MG) através da Universidade Federal de
Ouro Preto (UFOP). Quem explica é o coordenador-executivo de todo o
projeto, Américo Tristão Bernardes: "desenvolvemos algumas ações bem
interessantes, como a implementação de antenas em pontos sem visada
ou mesmo de difícil acesso.
Usamos durante um período uma kombi com três
computadores, como um laboratório móvel, o qual
chamamos de kombi-digital. A idéia da kombi é poder
ter um pequeno laboratório móvel que possa atender
comunidades distantes ou escolas pequenas em
pontos mais remotos. Foi um sucesso".