RELATÓRIO FINAL DE PROJECTO ANÁLISE TECNO-ECONÓMICA DE REDES HETEROGÉNEAS MULTIOPERADOR AUTORES Eduardo Jorge Pato Rodrigues José Pereira Marques ORIENTADOR Prof. Doutor A. Manuel de Oliveira Duarte CO-ORIENTADOR Prof. Doutor Rui Aguiar Departamento de Electrónica e Telecomunicações Universidade de Aveiro Setembro de 2003 AGRADECIMENTOS Gostaria de agradecer a todos aqueles que contribuíram para a realização deste relatório. Agradeço ao Professor A. Manuel Oliveira Duarte pela orientação, incentivo e motivação no decorrer do projecto. Ao Professor Rui Aguiar pelos esclarecimentos técnicos dados. Aos colaboradores do Grupo de Sistemas de Banda Larga José Pedro Borrego, João Rocha, Fernando Ramos e Daniel Martins. Aos amigos José Pereira, Pedro Neves, Vítor Pinto, Hugo Martins, Emanuel Brito e Óscar Sarabando. À Lolimar. E a todas as pessoas em geral que me ajudaram a acabar o curso e me incentivaram e realizar este projecto. Eduardo Pato -3- AGRADECIMENTOS Gostaria de agradecer a todos aqueles que contribuíram para a realização deste relatório. Agradeço ao Professor A. Manuel Oliveira Duarte pela orientação, incentivo e motivação no decorrer do projecto. Ao Professor Rui Aguiar. Aos colaboradores do Grupo de Sistemas de Banda Larga: José Pedro Borrego, João Rocha, Fernando Ramos, Daniel Martins. Aos parceiros do Projecto CYBERAL, em especial a Katalin Kolosy. Aos amigos Eduardo Pato, Nelson Oliveira, Luís Carlos Figueiredo, Marta e Elisabete. À Cláudia. Aos meus familiares. E a todas as pessoas que contribuíram para o término do curso e na realização deste projecto. José Pereira -4- Índice ÍNDICE.......................................................................................................................... 5 ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................. 7 ÍNDICE DE TABELAS ................................................................................................. 8 PARTE I – INTRODUÇÃO ........................................................................................... 9 1. A Importância da Banda Larga em Zonas Rurais e Periféricas............................................................... 9 2. Abordagem e metodologia ........................................................................................................................... 10 3. Identificação dos locais com Necessidade de Intervenção........................................................................ 11 4. Caracterização dos locais identificados...................................................................................................... 11 4.1 Caracterização geográfica e demográfica............................................................................................. 12 4.2 Identificação das principais actividades sócio-económicas ................................................................. 12 4.3 Identificação das infra-estruturas existentes......................................................................................... 12 4.4 Identificação das necessidades em termos de serviços ........................................................................ 13 PARTE II – ANÁLISE DE TECNOLOGIAS DE REDES HETEROGÉNEAS............ 14 5. Tecnologias Candidatas para Serviços de Banda Larga em Zonas Rurais ........................................... 14 5.1 Cobre disponível na rede de distribuição ............................................................................................. 14 5.2 Não existe cobre na rede de distribuição.............................................................................................. 15 5.2.1 Wireless LAN 802.11....................................................................................................................... 15 5.2.1.1 Planeamento cauteloso ........................................................................................................... 18 5.2.2 Modelação por Espalhamento de Espectro...................................................................................... 20 5.2.2.1 Direct Sequence SS ................................................................................................................ 21 5.2.2.2 Frequence-Hoping SS............................................................................................................. 23 5.2.3 Breve descrição do DVB (Digital Video Broadcasting) ................................................................. 25 6. Arquitectura da Rede de Acesso Wi-Fi + Satélite..................................................................................... 27 6.1 Local de recepção de Satélite................................................................................................................ 27 6.2 Locais de acesso da rede 802.11b......................................................................................................... 28 6.3 Alcances máximos do 802.11b ............................................................................................................. 28 6.4 Instalação e Operação ........................................................................................................................... 29 6.5 Diversos Componentes na Rede ........................................................................................................... 32 6.5.1 Power over Ethernet (PoE) .............................................................................................................. 32 6.5.1.1 Transporte da Energia ............................................................................................................ 34 6.5.1.2 Detecção e Certificação.......................................................................................................... 35 6.5.1.3 Remoção e Manutenção da Potência ..................................................................................... 35 6.5.1.4 Funcionamento do PSE .......................................................................................................... 36 6.5.2 HomePlug Powerline Alliance......................................................................................................... 36 6.5.2.1 O Power Line como Meio de Transmissão............................................................................ 37 6.5.2.2 Uma abordagem adaptativa.................................................................................................... 37 6.5.2.3 Descrição do HomePlug......................................................................................................... 38 6.6 Estudo da propagação electromagnética do meio ................................................................................ 42 7. Estudo de Caso Rede de Acesso Wi-Fi + satélite....................................................................................... 42 7.1 Servidor/Router/Switch......................................................................................................................... 43 7.2 Acesso Wi-Fi/Distribuição a utilizadores............................................................................................. 43 -5- 7.3 7.4 7.5 7.5.1 7.6 8. Acesso Wi-Fi/Utilizadores.................................................................................................................... 44 Investimento no acesso à rede core ...................................................................................................... 44 Largura de banda necessária ................................................................................................................. 45 Considerações demográficas e económicas..................................................................................... 45 Resultados ............................................................................................................................................. 46 Estudo de caso Rede de acesso ADSL......................................................................................................... 47 8.1 Aspectos Geográficos e Demográficos................................................................................................. 47 8.2 Outras Soluções para as Astúrias.......................................................................................................... 48 8.3 Resultados ............................................................................................................................................. 49 PARTE III – METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS DO PROJECTO ................................................................................................................ 51 9. INDICADORES E AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS DO PROJECTO .......................................... 51 9.1 Objectivos da Avaliação do Projecto CYBERAL................................................................................ 52 9.1.1 Perspectiva Estratégica .................................................................................................................... 53 9.1.2 Perspectiva Operacional................................................................................................................... 54 9.2 Metodologia e Linhas de Orientação para a Avaliação ....................................................................... 55 10. PROJECTOS SIMILARES NOUTROS ESPAÇOS DO MUNDO ................................................... 56 10.1 Serventia de Banda Larga em Zonas Rurais Periféricas Caso do Tarn (França) ................................ 56 10.2 Banda Larga no Canadá ........................................................................................................................ 56 PARTE IV – LEGISLAÇÃO DAS TELECOMUNICAÇÕES ...................................... 58 11. O NOVO PACOTE DE TELECOMUNICAÇÕES............................................................................. 58 11.1 Modificações relativas às redes e serviços de comunicações electrónicas......................................... 59 PARTE IV – CONCLUSÕES...................................................................................... 60 REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 61 ANEXO ....................................................................................................................... 62 -6- Índice de Figuras FIGURA 1: RELAÇÕES ENTRE A OFERTA E A PROCURA NO MERCADO DAS TELECOMUNICAÇÕES [3]........................ 10 FIGURA 2 REDE DE TRANSPORTE/DISTRIBUIÇÃO ..................................................................................................... 14 FIGURA 3 OS PRINCIPAIS COMPONENTES DO ADSL ................................................................................................. 15 FIGURA 4 LIGAÇÃO DE UMA REDE SEM A UMA REDE “WIRED” CONVENCIONAL [4]................................................. 16 FIGURA 5 UNIÃO DE DUAS BSS FORMANDO UMA ESS............................................................................................. 17 FIGURA 6 . SISTEMA DE ESPALHAMENTO DE ESPECTRO DE BANDA BASE IDEALIZADO. A) TRANSMISSOR B) CANAL C) RECEPTOR ................................................................................................................................................... 21 FIGURA 7 ILUSTRAÇÃO DAS FORMAS DE ONDA DO EMISSOR DA FIGURA ANTERIOR. ............................................... 22 FIGURA 8 . ESQUEMA DO EMISSOR COM MODELAÇÃO DE ESPALHAMENTO DE ESPECTRO POR SALTOS NA FREQUÊNCIA .................................................................................................................................................... 23 FIGURA 9 . ESQUEMA DO RECEPTOR COM MODELAÇÃO DE ESPALHAMENTO DE ESPECTRO POR SALTOS NA FREQUÊNCIA .................................................................................................................................................... 24 FIGURA 10 ARQUITECTURA DA REDE SATÉLITE+WIRELESS .................................................................................... 27 FIGURA 11 NUVEM DE ALCANCE MÁXIMO [6] .......................................................................................................... 29 FIGURA 12 ARQUITECTURA PARA O INTERIOR DE EDIFÍCIOS. ................................................................................... 30 FIGURA 13 . DISTRIBUIÇÃO DE APS EM EDIFÍCIOS E LIGAÇÃO AO PC [8]................................................................. 30 FIGURA 14 DISTRIBUIÇÃO USANDO ETHERNET COM CABOS UTP [8] ...................................................................... 31 FIGURA 15 . DISTRIBUIÇÃO USANDO POWER LINE HOMEPLUG [8].......................................................................... 31 FIGURA 16 DISPOSIÇÃO DE COMPONENTES EM TODA A REDE PROJECTADA ............................................................. 32 FIGURA 17 INSTALAÇÃO DO POWER HUB [10] ......................................................................................................... 33 FIGURA 18 CONDUTORES A SER USADOS NO POE (OPÇÃO1) [11]............................................................................. 34 FIGURA 19 CONDUTORES A SER USADOS NO POE (OPÇÃO 2) [11]............................................................................ 34 FIGURA 20 . DIFERENÇAS DE FASE ENTRE PORTADORAS [12]................................................................................... 39 FIGURA 21 DOMÍNIO DO TEMPO E DOMÍNIO DA FREQUÊNCIA [12] ........................................................................... 40 FIGURA 22 UM PACOTE DO HOMEPLUG [12] ............................................................................................................ 41 FIGURA 23 POPULAÇÃO ADERENTE CONSIDERADA PARA A REGIÃO DE GRAMAT. ................................................... 46 FIGURA 24 CASH FLOW PARA A LOCALIDADE DE GRAMAT NO LOT. ........................................................................ 46 FIGURA 25 REGIÕES QUE DISPÕEM DE ACESSO A ADSL (COMO APRESENTADO NA REUNIÃO DO CONSORCIO DO PROJECTO CYBERAL) [13] ............................................................................................................................... 47 FIGURA 26 LOCALIDADES ALVO DO PROJECTO CYBERAL [14]................................................................................. 48 FIGURA 27 ESTRUTURA INTERNA DE UMA DSLAM [13].......................................................................................... 48 FIGURA 28 . POPULAÇÃO ADERENTE DURANTE O PROJECTO ADSL EM BUSTO NAS ASTÚRIAS............................... 49 FIGURA 29 CASH FLOW DO PROJECTO ADSL EM BUSTO NAS ASTÚRIAS. ................................................................ 50 -7- Índice de Tabelas TABELA 1. SERVIÇOS E TECNOLOGIAS ...................................................................................................................... 13 TABELA 2 REQUISITOS DO PSE [9] ........................................................................................................................... 36 TABELA 3 LIMITES DO PD [9] ................................................................................................................................... 36 TABELA 4 PREÇOS DE OPERADORES COM SERVIÇOS DE ACESSO ATRAVÉS DE SATÉLITE (* PREÇO DE VENDA AO PUBLICO). ........................................................................................................................................................ 43 TABELA 5 PREÇO DE EQUIPAMENTO USADO NO ACESSO À REDE CORE (* PREÇO DE VENDA AO PÚBLICO)............. 43 TABELA 6 PREÇO DE EUIPAMENTO USADO PARA A DISTRIBUIÇÃO AOS UTILIZADORES USANDO O PROTOCOLO 802.11 (* PREÇO DE VENDA AO PÚBLICO)...................................................................................................... 43 TABELA 7 PREÇOS DE EUIPAMENTO PARA CADA UTILIZADOR (* PREÇO DE VENDA AO PÚBLICO) .......................... 44 TABELA 8 CUSTO DO INVESTIMENTO (* PREÇO DE VENDA AO PÚBLICO)................................................................ 44 TABELA 9 CUSTO MENSAL DA MANUTENÇÃO DO SERVIÇO DE ACESSO POR SATÉLITE COM DISTRIBUIÇÃO EM WI-FI (*PREÇO DE VENDA AO PÚBLICO)................................................................................................................... 45 TABELA 10 NÚMERO DE CLIENTES MÍNIMOS PARA QUE SEJA ECONOMICAMENTE VIÁVEL ESTE PROJECTO ............. 45 TABELA 11 NÚMERO DE CLIENTES MÁXIMOS POR LARGURA DE BANDA .................................................................. 45 TABELA 12 PREÇOS E LIGAÇÕES MÁXIMAS DOS VÁRIOS DSLAMS.......................................................................... 47 TABELA 13 PREÇOS DE MODEMS ADSL NO MERCADO EM ESPANHA. (* PREÇO DE VENDA AO PÚBLICO) ............. 49 -8- Parte I – Introdução 1. A Importância da Banda Larga em Zonas Rurais e Periféricas Ao longo das últimas décadas tornou-se claro o papel das tecnologias da informação e da comunicação como elementos potenciadores e estruturantes do desenvolvimento económico e social. As infra-estruturas telemáticas melhoram as possibilidades de contacto entre os vários agentes dos sistemas económicos, facilitam o acesso e a disseminação da informação, a gestão corrente das organizações e, desta forma, induzem e proporcionam novas oportunidades de actividade económica e de desenvolvimento cultural e social. Por sua vez, o incremento da actividade económica acarreta aumentos na procura de novos serviços de apoio. Entre eles, os serviços de informação e de comunicação, pela sua presença cada vez mais generalizada em praticamente todos os domínios de actividade, representam um dos serviços de apoio com maior procura. Esta procura, se suficiente, estimula a instalação de novas infra-estruturas de comunicação e o recurso cada vez mais generalizado a sistemas de informação. Para além das relações de interdependência apontadas acresce ainda o facto de, nas últimas décadas, se ter assistido a uma tendência crescente para a globalização das economias. Naturalmente que aqui já se pressente o papel atenuador das distâncias proporcionado pelas telecomunicações, mas é também factual que estas tendências reflectem novos paradigmas de organização económica e empresarial, onde o fluxo atempado de informação é um dos factores de importância estratégica decisiva. É importante reconhecer-se que as anteriores relações entre a procura e a oferta de serviços de telecomunicações, embora sujeitas a estreita interdependência, não são automáticas: • A um acréscimo na oferta das infra-estruturas e serviços de telecomunicações pode não corresponder necessariamente um aumento de actividade económica. • A um acréscimo de procura pode não corresponder de imediato o correspondente aumento na oferta de serviços e infra-estruturas. Esta falta de automaticidade causa-efeito pode ser particularmente grave nas regiões periféricas e rurais. Pelo lado dos utilizadores, diversos tipos de barreiras económicas e sociais podem impedir a adesão à oferta de serviços que lhes é feita: ¾ Custos de subscrição muito elevados; ¾ Preço dos serviços demasiado altos; -9- Incapacidade de tirar partido da utilização dos serviços por falta de formação profissional ou de inserção em redes de interesses e afinidades, é normalmente mais escassas nas zonas rurais e periféricas que nas zonas urbanas e metropolitanas. Pelo lado dos operadores e provedores de serviços, razões tais como elevados volumes de investimento ou níveis de incerteza acima do limiar de risco que estão disponíveis a aceitar, podem impedir a decisão de instalar novas infra-estruturas e oferecer novos serviços. Estas situações de potencial impasse de mercado estão ilustradas na Figura 1. Selecção das possíveis arquitecturas de rede de forma a satisfazer as necessidades dos utilizadores Análise económico financeira de diferentes cenários de redes tendo em conta uma préespecificação de condições de mercado O Lado da Oferta Operadores, Provedores de Serviços, Fabricantes de Tecnologia Vontade/Capacidade de pagar Tarifas Estimação do potencial de arranque dos serviços identificados (procura) Equilíbrio de Mercado Identificação das necessidades em termos de serviços Caracterização sócio-económica e geográfica Autoridades regulamentadoras Políticas públicas O Lado da Procura Utilizadores Figura 1. Relações entre a oferta e a procura no mercado das telecomunicações [3] Perante este tipo de situações em que o estabelecimento dos mecanismos causa-efeito que as anteriores relações poderiam fazer inferir não se verifica, duas posições são possíveis: 1. Deixar os mecanismos de mercado funcionar por si sós. Neste caso, muito provavelmente nada acontecerá e as regiões com este tipo de condições sócioeconómicas terão as suas possibilidades de desenvolvimento cada vez mais reduzidas face a outras regiões com uma maior dinâmica. 2. Intervir colocando em campo mecanismos de estimulação económico-social (financiamento e elevação das capacidades sociais) tendentes a ultrapassar este ciclo vicioso. [2] 2. Abordagem e metodologia A abordagem e metodologia propostas para a oferta de banda larga em zonas rurais podem ser sumariadas da seguinte forma: - 10 - 1. Identificação dos locais com necessidades de intervenção (reforço de infra-estruturas ou dinamização dos mercados); 2. Caracterização dos locais identificados (sua geografia, demografia, principais actividades sócio-económicas, infra-estruturas existentes, carências ao nível de serviços, etc.); 3. Possíveis cenários de oferta de infra-estruturas de acesso e de interligação; 4. Soluções de rede candidatas; 5. Enquadramento regulamentar das tecnologias candidatas; 6. Possíveis cenários de oferta de serviços de telecomunicações (Quais os actores? Quais as interdependências entre eles?); 7. Negociação com operadores e fornecedores de serviços (Quem é o “dono” do cliente?); 8. Análise tecno-económica para avaliação das soluções de rede; 9. Indicadores e avaliação dos resultados do projecto; 10. Comentários e recomendações. Nos capítulos seguintes tenta-se fazer uma apresentação mais detalhada de cada um destes passos metodológicos. [2] 3. Identificação dos locais com Necessidade de Intervenção Para cada uma das regiões sob consideração é seleccionado um conjunto de situações em que os operadores de telecomunicações locais não contemplam disponibilizar recursos de acesso à Internet em banda larga no momento actual, nem num futuro previsivelmente próximo, por considerarem tais operações desprovidas de rentabilidade comercial. Estas situações poderão ser decorrentes de três tipos de carências: 4. • Insuficiências infraestruturais; • Falta de dinâmica de mercado; • Simultânea insuficiência de infra-estruturas e de falta de dinâmica de mercado. [2] Caracterização dos locais identificados Os aspectos geográficos, demográficos, a actividade económica, a capacidade de utilização de instrumentos das TIC (Tecnologias de Informação e Comunicação), as infra-estruturas já instaladas e as necessidades actuais das populações em termos de serviços influem decisivamente nas soluções de rede de telecomunicações candidatas a instalar nos locais identificados. É, por isso, importante caracterizar os locais em todas estas vertentes, de modo a assegurar a melhor tecnologia de acesso aos serviços de telecomunicações pretendidos. [2] - 11 - 4.1 Caracterização geográfica e demográfica A distribuição geográfica das populações e a procura por serviços de telecomunicações segue um padrão extremamente complexo. As densidades populacionais reflectem o contraste entre as povoações rurais e urbanas, mas também ilustram fortes variações inter e intraurbanas. As densidades dependem, de entre outros factores, das condições económicas e culturais de cada país e região, do tamanho dos aglomerados urbanos e, dentro de cada cidade ou área metropolitana, da posição de cada região urbana (se mais periférica, se mais central). A geografia dos locais identificados é um aspecto crucial na instalação de redes de telecomunicações. Um exemplo paradigmático desta asserção é a instalação de par entrançado (cobre) para servir uma população numa zona montanhosa (caso das Astúrias, em Espanha), com telefone. O enorme investimento em cablagem para instalação duma rede deste tipo impede que esta solução seja financeiramente viável, e assim a opção por uma rede sem fios (por exemplo DECT) torna-se mais atractiva. [2] 4.2 Identificação das principais actividades sócio-económicas De forma a caracterizar o ambiente sócio-económico do local candidato, deve ter-se em consideração os seguintes pontos: • Educação; • Poder de compra; • Saúde; • Mercado de trabalho; • Actividade económica; • Comércio; • Sector primário – Agricultura; • Sector secundário – Indústria; • Sector terciário – Serviços; • Turismo. [2] 4.3 Identificação das infra-estruturas existentes As infra-estruturas existentes nos locais identificados devem ser aproveitadas, nos casos onde tal seja possível. No entanto, torna-se indispensável a actualização e melhoramento das soluções instaladas, para que estas possam servir os renovados interesses e necessidades das populações. Certas tecnologias, por exemplo o ADSL (explicado no capítulo 5), não é mais do que uma evolução da rede telefónica tradicional. Sobre os mesmos pares de cobre torna-se possível (através de novas técnicas de modulação, e de relativamente pouco investimento) transportar novos serviços (e já não só a voz). [2] - 12 - 4.4 Identificação das necessidades em termos de serviços Com o aparecimento da Internet, da telefonia móvel e com os avanços das novas tecnologias da comunicação começou a surgir a necessidade de novos serviços de telecomunicações. O paradigma dos operadores de telecomunicações passou da oferta exclusiva de serviços de voz para a oferta de outros serviços, em especial o acesso à Internet. Actualmente os operadores prometem já uma miríade de novos serviços, alguns dos quais se encontram ilustrados na Tabela 1. No entanto, deve entender-se que todas as redes de telecomunicações oferecem limitações, estando assim o tipo de serviços escolhidos para oferecer às populações intimamente ligado com a escolha da solução de rede para os oferecer. Assim, se for pretendido fornecer apenas o serviço de voz, a rede telefónica comutada actualmente existente é mais do que suficiente. No entanto, se se pretenderem serviços como TV Digital de alta qualidade, a solução terá de passar pelas redes em fibra óptica com altas taxas de transmissão. Tecnologias Serviços Acesso Internet Telefonia E-mail Fax Messanger Transferência de ficheiros Comércio Electrónico Jogos on-line Video telefonia Videoconferência Rede Telefónica Comutada ADSL LMDS Lento OK Lento OK OK Lento Lento NÃO NÃO OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK LMDS+Wi WiFi Fi OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK GPRS Muito lento OK Muito lento N/A N/A Muito lento Muito lento NÃO NÃO Correntes portadoras FTTH/FTTB/F Satélite TTC bidireccional em linhas de energia OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK Muito rápido OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK Alta Razoável OK Qualidade NÃO Razoável OK OK OK NÃO Fraca Qualidade OK OK OK OK NÃO OK Video-On-Demand NÃO NÃO NÃO NÃO OK NÃO NÃO TV Digital NÃO NÃO NÃO NÃO OK NÃO NÃO Vídeo remoto (vigilância, monitorização) Tele-Medicina NÃO NÃO NÃO NÃO OK NÃO NÃO Tele-Educação NÃO Razoável Razoável Razoável OK NÃO Razoável OK Alta Qualidade Alta Qualidade Alta Qualidade Alta Qualidade OK OK OK OK OK OK OK OK OK Fibra Óptica + Cabo Coaxial OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK Muito rápido OK OK OK Boa Qualidade Cabo Coaxial VDSL OK OK OK OK OK OK OK OK OK Boa Qualidade OK OK OK Boa Qualidade OK OK OK Boa Qualidade OK OK OK Boa Qualidade Tabela 1. Serviços e tecnologias Possíveis cenários de oferta de infra-estruturas de acesso e de interligação As carências infra-estruturais a que se propõe responder situam-se nos segmentos da rede de transporte (ou de interligação) e da rede de distribuição (ou de acesso): Rede de Distribuição (ou de Acesso) A rede de acesso designa o último segmento de rede antes do usuário e liga o ponto de acesso da rede de transporte (ou de interligação) ao equipamento do usuário – que, por sua vez, pode, ele próprio, ser uma rede local privada (rede do cliente). Rede de Transporte (ou de Interligação) A rede de transporte (ou de interligação) estabelece a conectividade entre as várias redes de acesso e é responsável pelo transporte a longa distância dos sinais de telecomunicações. - 13 - Para efectuar a identificação da conveniência de reforço das infra-estruturas de telecomunicações já existentes ou determinar a necessidade de construção de novas infraestruturas é necessário conhecer as disponibilidades actuais, reais, existentes nas regiões em estudo. [2] Parte II – Análise de Tecnologias de Redes Heterogéneas 5. Tecnologias Candidatas para Serviços de Banda Larga em Zonas Rurais As redes de acesso podem ser separadas em dois tipos principais: as redes de transporte e as redes de distribuição. Equipamento do Cliente IP Backbone Rede de Transporte Rede de Distribuição Figura 2. Rede de Transporte/Distribuição A rede de transporte estabelece a ligação entre o acesso ao serviço (Broadband Access Point - BAP) e a rede de distribuição (Local Access Point – LAP) e é responsável pelo transporte dos sinais de telecomunicações de longa distância. No caso particular das zonas rurais a rede de distribuição é a parte da rede com maior interesse, para o estudo. Os serviços necessários para regiões rurais, apenas exigem um planeamento da rede de distribuição. O outro segmento de rede (rede de transporte) é aproveitado da rede já existente, (Operador telefónico local ou ligação por Satélite). 5.1 Cobre disponível na rede de distribuição ADSL A tecnologia ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) pode transferir a altas taxas de transferência de dados usando modulação digital avançada sobre as linhas de cobre. Os sinais de dados são simplesmente adicionados às linhas PSTN (Public Switched Telephone Network) ou ISDN (Integrated Services Digital Network) usando splitters passivos (filtros) no cliente e na estação central. O sistema ADSL consiste em quatro grandes componentes: - 14 - • DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) com placas ADSL e placas de interface de rede • O splitter da estação central • O splitter do cliente • O modem ADSL do cliente. Os modems ADSL estão disponíveis com interface de utilizador 10BaseT Ethernet e/ou 25.6Mbit/s ATM Figura 3. Os principais componentes do ADSL O desenvolvimento do ADSL pode ser feito rapidamente e não são necessários grandes investimentos iniciais de infra-estrutura. Mas o ADSL tem limitações: a máxima velocidade de downstream é de 8Mbit/s, na práctica é um máximo de 4-5Mbit/s até 2Km e 2Mbit/s até 3Km de linhas de cobre. Isto significa que podemos ter um canal de TV de alta qualidade e Internet rápida simultaneamente. O serviço normalmente oferecido é o acesso rápido à Internet. 5.2 Não existe cobre na rede de distribuição Nestas zonas não existem infra-estruturas de serviço telefónico ou se existem, as comunicações telefónicas são suportadas por tecnologias sem fios (por exemplo DECT). 5.2.1 Wireless LAN 802.11 O standard IEEE 802.11 define basicamente uma arquitectura para as WLANs que abrange os níveis físico e de enlace. No nível físico são tratadas apenas as transmissões de rádio frequência (RF) e infravermelhos (IR), embora a tecnologia de suporte Infravermelhos não tenha sido comercializada. No nível de enlace, o IEEE definiu um protocolo de controlo de acesso ao meio (protocolo MAC), bastante semelhante ao protocolo usado em redes locais Ethernet (CSMA/CD). O standard IEEE 802.11 possibilita a transmissão de dados numa velocidade de 1 à 2Mbps, e especifica uma arquitectura comum, métodos de transmissão, e outros aspectos de transferência de dados sem fio, permitindo a interoperabilidade entre os diversos produtos WLAN. - 15 - Apesar do significativo aumento da taxa de transferência de dados que subiu de algumas poucas dezenas de Kbps para 2Mbps, as WLANs não atendiam satisfatoriamente a necessidade de largura de banda das empresas. Portanto, a adopção do sistema sem fio vem crescendo significativamente, e que muitas soluções WLAN estão ou já foram implantadas em empresas, universidades e outras instituições do mundo inteiro. Isso indica, sem dúvida, que as redes de computadores sem fio são uma realidade e, provavelmente, nos próximos anos, substituirão ou serão adicionais aos sistemas com fio já existentes, passando a ser uma solução bastante interessante para as organizações, pois desta forma os pontos que necessitam de mobilidade são conectados à rede pelo meio “Wireless” e as estações fixas são ligadas à rede via cabo. Figura 4. Ligação de uma rede sem a uma rede “wired” convencional [4] A maioria das redes sem fio é baseada nos standards IEEE 802.11 e 802.11b (sendo esta última evolução da primeira), para comunicação sem fio entre um dispositivo e uma rede LAN. Estes standards permitem transmissão de dados de 1 a 2Mbps, para o IEEE 802.11, e de 5 a 11Mbps, para o IEEE 802.11b, e especificam uma arquitectura comum, métodos de transmissão, e outros aspectos de transferência de dados sem fio, permitindo a interoperabilidade entre os produtos. A arquitectura Wireless LAN 802.11 O standard IEEE 802.11 define uma arquitectura para as redes sem fio, baseada na divisão da área coberta pela rede em células. Essas células são denominadas de BSA (Basic Service Area). O tamanho da BSA (célula) depende das características do ambiente e da potência dos transmissores/receptores usados nas estações. Outros elementos que fazem parte do conceito da arquitetura de rede sem fio, quais sejam: BSS (Basic Service Set) – Representa um grupo de estações comunicando-se por radiodifusão ou infravermelho numa BSA. - 16 - Ponto de acesso (Access Point – AP) – são estações especiais responsáveis pela captura das transmissões realizadas pelas estações de sua BSA, destinadas a estações localizadas em outras BSAs, retransmitindo-as, usando um sistema de distribuição. Sistema de distribuição – representa uma infra-estrutura de comunicação que interliga múltiplas BSAs para permitir a construção de redes cobrindo áreas maiores que uma célula. ESA (Extend Service Area) – representa a interligação de vários BSAs pelo sistema de distribuição através dos APs. ESS (Extend Service Set) – representa um conjunto de estações formado pela união de vários BSSs conectados por um sistema de distribuição. A figura seguinte, apresenta união de duas BSSs ligadas por um sistema de distribuição. Figura 5. União de duas BSS formando uma ESS A identificação da rede ocorre da seguinte maneira: cada um dos ESSs recebe uma identificação chamada de ESS-ID; dentro de cada um desses ESSs, cada BSS recebe uma identificação chamada de BSS-ID. Então, o conjunto formado por esses dois identificadores (o ESS-ID e o BSS-ID), formam o Network-ID de uma rede sem fio standard 802.11. Apesar dos elementos que fazem parte da arquitectura sem fio possibilitar a construção de uma rede abrangendo áreas maiores do que um ambiente local, o projecto do IEEE 802.11 limita o standard IEEE 802.11 às redes locais, com ou sem infra-estrutura. Numa rede WLAN sem infra-estrutura (conhecidas por redes Ad Hoc), as estações comunicam-se na mesma célula, sem a necessidade de estações especiais, ou seja, sem necessidade dos APs para estabelecer as comunicações. Numa rede local com infra-estrutura, é necessária a interligação de múltiplos BBSs, formando um ESS. Nesse caso, a infra-estrutura é representada pelos APs, e pelo sistema de distribuição que interliga esses APs. O sistema de distribuição, além de interligar os vários pontos de acesso, pode fornecer os recursos necessários para interligar a rede sem fio a outras redes, e ele, o sistema de - 17 - distribuição, geralmente é representado por um sistema de comunicação com fio (cobre ou fibra). Um elemento fundamental na arquitectura de rede local sem fio com infra-estrutura é o ponto de acesso, que desempenha as seguintes funções: - Autenticação, associação e reassociação: permite que uma estação móvel mesmo saindo de sua célula de origem continue conectada à infraestrutura e não perca a comunicação. A função que permite manter a continuidade da comunicação quando um usuário passa de uma célula para outra, é conhecida como handover. Os conceitos a seguir descritos estão associados à rede 802.11b: - Gestão de potência: permite que as estações operem economizando energia, através de um modo chamado de power save. - Sincronização: garante que as estações associadas a um AP estejam sincronizadas por um relógio comum. 5.2.1.1 Planeamento cauteloso Como outros projectos, o planeamento da instalação de uma rede wireless involve o estabelecimento de um escalonamento de tempo e de recursos. Por exemplo, serão necessários dois técnicos durante seis semanas para instalar 150 Access Points e apenas um técnico e alguns dias para uma rede mais pequena com cinco Access Points. Será necessário fazer alguma pré-coordenação para assegurar que a instalação estará completa no tempo certo. Os Access points serão ligados a switchs através de cabos ethernet, logo será necessário contactar com as pessoas responsáveis pela rede ethernet do edifício caso já exista. Cada Access point requer uma ligação de 10 ou 100Mbps dependendo da rede wireless. Será mais seguro e melhor em termos de performance separar os pontos de acesso do resto da rede atravez de um router ou uma rede local virtual (Virtual LAN). Em relação ao escalonamento do tempo de instalação, a melhor abordagem será instalar os pontos de acesso durante o tempo em que existe menos trafico na rede. Por exemplo não é aconselhado a instalação em lojas ou supermercados em Novembro e Dezembro devido à altura de férias, ou em escritórios durante o dia onde existem muitas pessoas a circular e a passar nos locais de instalação. Identificar locais para instalação de pontos de acesso Os locais de instalação de pontos de acesso têm um impacto significante no desempenho. Logo terá que se ter um cuidado especial para realizar esta tarefa, fazendo uma analise de - 18 - rádio frequência antes de instalar os pontos de acesso. Esta análise vai mostar pontencias fontes de ruído e interferência electromagnética e facultar uma base para determinar os locais mais eficientes para a instalação dos pontos de acesso. É necessário ter presente a cobertura e os requisitos de performance exigidos, os limites máximos de comprimento de cabo ethernet (100 metros). Para obeter melhores resultados de propagação de sinal aconselha-se a montarem pontos de acesso em locais o mais alto possível, não esquecendo que será necessário estar perto do ponto de acesso (fisicamente) para efectuar serviços de manutenção de tempos a tempos. Electricidade é outro ponto que tem que ser considerado na identificação de um local para a instalação do ponto de acesso. Uma alternativa é usar “Power over Ethernet” para fornecer energia eléctrica ao ponto de acesso usando apenas um cabo ethernet. Se não for possível usar este sistema, será necessário um técnico (electricista) para fornecer electricidade ao ponto de acesso. Este é um ponto que muitas vezes é considerado trivial, mas que na pratica não é. A instalação de redes sem fios é um pouco diferente da instalação de redes com fios. Será necessário também um equipamento rádio de teste e análise de sinal electromagnético que permita e receber o e analisar ondas electromagnéticas. São exemplos AirMagnet ou Yellow Jacket que permitem analisar sinais da rede WLAN na altura que é efectuado o estudo electromagnético do meio. Claro que será necessárias ferramentas de operação para a instalação deste tipo de redes, como por exemplo, abraçadeiras para passar cabos, alicates para cravar fichas nos cabos ethernet, parafusos, buchas, etc. Instalar o sistema de distribuição O sistema de distribuição são os switchs ethernet, routers e cabos entrançados que funcionam em cada ponto de acesso. É necessário etiquetar todos os cabos de acordo com as especificações ou métodos da companhia que define. A idéia principal é identificar cada extremidade do cabo por algum esquema de número em que se fica a saber que access point se está tratando ao conectar o fio a um painel de remendo e recablando ou pesquisando defeitos no sistema no futuro. Testar a instalação O teste da instalação é feito com ferramentas tais com a AirMagnet ou o Yellow Jacket e assegurando que a potência do sinal seja suficientemente alta em todas as áreas onde os utilizadores serão conectados. É também necessário garantir que o desempenho se encontre com as exigências do utilizador. Se a cobertura for deficiente será necessário mover alguns access points ou instalar adicionais. Os testes têm de decorrer durante as épocas em que os utilizadores estejam a ter uma utilização natural. Isto significa que estes testes têm de decorrer sob as piores situações. Documentar a instalação final Após ter terminado a instalação, é necessário documentar com cuidado o que foi feito. A documentação deve incluir um diagrama que descreve a posição dos access points instalados e os ajustes aplicáveis da configuração. Esta documentação será certamente necessária a fim de - 19 - encontrar fisicamente os access points no futuro. Também a informação de configuração será necessária a fim de monitorar, pesquisar defeitos e actualizar as WLAN. 5.2.2 Modelação por Espalhamento de Espectro Este tipo de modelação é usada no 802.11b. Aqui dá-se uma pequena noção do funcionamento da modelação por espalhamento de espectro, e a sua principal vantagem e porque é usado. A principal vantagem é a capacidade de rejeitar interferência de outro utilizador que esteja a usar ao mesmo tempo o mesmo canal de comunicação, ou de uma fonte hostil que esteja a usar o canal de comunicações ao mesmo tempo. A definição de Modelação com espalhamento de espectro, pode ser resumida a duas partes: 1) 2) Espalhamento de espectro é um meio de transmissão em que a sequencia de dados ocupa uma largura de banda maior que a necessária para enviar esses dados. O espalhamento de espectro é feito antes da transmissão usando um código que é independente da sequência de dados. A mesma sequência é usada no receptor (operando em sincronismo com o emissor) para reduzir o sinal à sua banda base, de modo a que a sequencia de dados seja recuperada. Embora as técnicas de modulação em frequência e em códigos de pulsos satisfaçam a parte 1 da definição, elas não satisfazem a parte 2. A seguir vai ser discutido os princípios da modelação em espalhamento de espectro com particular atenção para a modelação por sequência directa (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) e para a modelação saltos de frequência (Frequence Hope Spread Spectrum - FHSS). Na técnica de espalhamento de espectro por sequência directa, são usados dois andares de modulação. Primeiro os dados de entrada são usados para modular um código com grande largura de banda. Este código transforma a sequência de dados de pequena largura de banda num sinal parecido com ruído de grande largura de banda. Este sinal resultante com grande largura de banda sofre, a seguir, uma segunda modelação usando uma técnica de chaveamento por deslocação de fase (Phase Shift Keying – PSK). Por outro lado, na técnica de espalhamento de espectro por saltos de frequência, o espectro de uma portadora de dados modulados, é alargado, alterando a frequência da portadora de uma maneira pesseudo-aleatoria. Estas duas técnicas contam com a disponibilidade deste código pseudo-aleatorio quer no emissor quer no receptor. Estas duas técnicas são usadas no 802.11, e aqui apenas se vai dar uma noção de como funcionam estas técnicas. - 20 - 5.2.2.1 Direct Sequence SS A Figura 6 mostra o sinal b(t) (o sinal de dados a ser modulado), e o sinal c(t) (o sinal pseudo-aleatorio gerado no emissor, Pseudo-Noise – PN). m(t) b(t) r(t) m(t) c(t) i(t) b) a) z(t) r(t) ∫ Tb 0 v dt ‘1’ se v>0 Block de Decisão ‘0’ se v<0 c(t) c) Figura 6. Sistema de espalhamento de espectro de banda base idealizado. a) Transmissor b) Canal c) Receptor O sinal de saída do modulador do emissor, é o m(t)=c(t)b(t). O sinal recebido r(t) é o sinal m(t) mais ruído aditivo como mostrado na Figura 6 (b). - 21 - 1 a) Sinal de dados de entrada b(t) 0 -1 Tb 1 b) Código de espalhamento c(t) 0 -1 1 c) Sinal produto m(t) 0 -1 Figura 7. Ilustração das formas de onda do emissor da Figura anterior Para recuperar a mensagem original b(t) o sinal recebido é multiplicado pelo sinal c(t), passa por um filtro integrador e um circuito de decisão. O multiplicador possui a mesma sequência do código que foi multiplicado o sinal de dados no emissor. Além disso esta sequencia de código está em perfeito sincronismo com emissor. A saída do multiplicador (sinal z(t)) é dada por: z (t ) = c(t )r (t ) = c 2 (t )b(t ) + c(t )i (t ) (1) A equação (1) mostra que o sinal b(t) é multiplicado duas vezes pelo PN (Pseudo-Noise code) c(t), enquanto que o sinal indesejado i(t) é multiplicado apenas uma. O sinal c(t) alterna entres os níveis 1 e –1, logo quando de tem duas multiplicações o sinal b(t) deixa de estar aletrado. c 2 (t ) = 1 , para todo o t (2) Simplificando, z (t ) = b(t ) + c(t )i (t ) - 22 - (3) O sinal de dados é reproduzido na saída do multiplicador mais o sinal da interferência multiplicado pelo PN. Isto significa que o sinal de interferência vem afectado pelo PN do mesmo modo que o sinal de dados foi afectado pelo PN no emissor. Então temos o sinal de interferência i(t) com uma grande largura de banda, logo com uma potência, na banda do sinal de dados, muito pequena. Então aplicando um filtro com largura de banda igual à largura de banda do sinal b(t) consegue-se eliminar o sinal de interferência. Este filtro é mostrado na Figura 6 c) como o integrador. [1] 5.2.2.2 Frequence-Hoping SS Neste tipo de modelação os dados são modulados com uma portadora em que a sua frequência está a saltar no tempo aleatoriamente. Aqui o sinal espalhado não ocupa a largura total do espectro dedicado ao espalhamento instantaneamente. Dados Binários Filtros Passa-Banda M-ary FSK Modulator Portadora Sinal FH/MFSK Sintetizador de Frequências Gerador de Códigos PN Figura 8. Esquema do emissor com modelação de espalhamento de espectro por saltos na frequência - 23 - Sinal Recebido Filtros Passa-Banda Detector M-ary FSK Não-Coerente Sinal de dados estimado Sintetizador de Frequências Gerador de Códigos PN Local Figura 9. Esquema do receptor com modelação de espalhamento de espectro por saltos na frequência Como se pode ver na Figura 8 o emissor, modula os dados de entrada modulados com uma portadora que é seleccionada segundo um código (o PN). Logo em cada instante o sinal de saída terá uma frequência de portadora bem definida, pelo código PN. A Figura 9 mostra o receptor. Aqui pode-se ver que o sinal é desmodulado com a portadora dada pelo código PN. Existem também os filtros passa baixo que têm a mesma função que no receptor de DSSS. [1] Resumo da Técnica de Espalhamento de Espectro Para que estes dois sistemas funcionem, teremos que ter em perfeito sincronismo no receptor e no emissor, o código peseudo-aleatorio. Isto é conseguido com em duas partes Aquesição e seguimento (acquesition e tracking). Resumo do 802.11 O propósito de uma rede sem fio não é a de substituir as redes com fio, é sim, extendê-las. Hoje podemos ter num escritório uma WLAN operando aproximadamente a 11Mbps com uma distância máxima entre as estações de 50 metros. Numa comparação com uma LAN standard com fio (uma rede Ethernet com cobre, por exemplo), essa taxa pode chegar até 100Mbps e a distância entre as estações até 100 metros. Isso prova que as redes sem fio ainda não substituirão com total eficiência às redes com fio. Além disso, a taxa de 11 Mbps das WLANs ainda não é praticada, sendo atingida apenas de 4 a 8Mbps (úteis), por várias razões, entre elas: o standard 802.11b só é 85% eficiente no que diz respeito à camada física, devido à codificação, sincronização, e protocolos de transmissão acrescentarem cargas em cima do pacote de dados no nível de enlace; a subcamada de controlo de acesso ao meio (MAC) - 24 - trabalha com contenção, tendo que encontrar o melhor momento para transmitir, o que diminui a eficiência. Por outro lado, as redes sem fio permitem maior mobilidade e flexibilidade na transmissão de dados. Elas são fácies de montar, precisando apenas da colocação de cartões PCMCIA ou adaptadores PCI/ISA nas estações, e da instalação de pontos de acesso (Access Points – APs), que servem como intermediários entre uma rede local com fio e uma WLAN. Segurança é a principal preocupação acerca das redes sem fio, pois os dados irão ser transmitidos pelo ar e poderão ser interceptados por pessoas com equipamentos apropriados. Para essa questão de segurança, o standard IEEE 802.11 definiu um mecanismo de segurança opcional e privativo, que provoca uma sobrecarga (overhead) na rede, mas que oferece segurança às redes sem fio tanto quanto às com fio. Para impedir que utilizadores não autorizados acedam à sua rede sem fio, um valor de identificação chamado de ESS-ID, é programado em cada AP para identificar a sub-rede de comunicação de dados e funciona como ponto de autenticação das estações da rede. Se uma estação não puder identificar esse valor, não poderá comunicar com o AP respectivo. Outros fabricantes duplicam a tabela de controlo de endereços MAC sobre o AP, permitindo, dessa forma, que apenas estações com o endereço MAC reconhecido possam aceder à rede wireless. A existência de diversas tecnologias sem fio, como o HomeRF, Bluetooth, e HiperLAN2 (Europa), podem causar confusão para os consumidores e apresentar problemas de interoperacionalidade, sem contar ainda que essas tecnologias podem apresentar interferências entre si, quando implantadas num mesmo ambiente, tendo em vista que esses standards utilizam a mesma frequência de 2.4GHz, e apesar de usarem técnicas de transmissão diferentes, pacotes aerotransportados podem facilmente colidir. Actualmente a probabilidade disso acontecer é muito remota, mas de acordo com o crescimento dos utilizadores sem fio, essa probabilidade pode aumentar e esse problema pode-se tornar uma realidade que terá que ser considerada. Embora ainda hajam muitas questões sendo analisadas a respeitos das redes sem fio, a comunidade científica tem investido de forma significativa no melhoramento dos standards, tentando oferecer uma velocidade que possa chegar até 50Mbps, e um alcance maior de transmissão que possa se aproximar à distância do standard Ethernet (100 metros). É bom lembrar que a tecnologia de redes com fio, logo no início, também teve os seus problemas que. Com o passar do tempo foram sendo corrigidos ou melhorados. Embora a tecnologia sem fio seja diferente das com fio, muitos investimentos estão a ser feitos para tornar as WLANs mais seguras, rápidas, e, consequentemente, mais atractivas. 5.2.3 Breve descrição do DVB (Digital Video Broadcasting) Trata-se de um projecto para difundir sinais de som e imagens. É usado em vários, meios de transmissão (terrestre, satélite, e por cabo). Este projecto adoptou como padrão para a codificação de fonte, tanto para o sinal de vídeo como para o sinal de áudio a norma MPEG-2 (leyers I e II para o áudio). Esta é uma norma internacional usada na codificação de áudio e vídeo e que tem sido desenvolvida a já algum tempo. As variações mais recentes destas normas são o MPEG-4 e MPG-7, estando esta - 25 - última em estágio inicial de desenvolvimento. Em alguns países, nomeadamente nos Estados Unidos da América, tem-se utilizado o Dolby AC-3 como padrão de codificação de áudio. [5] DVB-Satélite Os satélites usados na difusão de televisão, estão localizados na orbita geo-estacionária, perto do equador a uma altitude de 36 000 Km. Devido a estes satélites se moverem com a mesma velocidade angular e na mesma direcção de rotação da Terra, a nossa precessão é de que estão num ponto fixo em relação a nós. A energia necessária para essa transmissão é fornecida pelo sistema solar do satélite, que como resultado da baixa eficiência do aproveitamento da luz solar, a potência de saída é muito limitada. Contudo a rica variedade de larguras de banda, alivia esta limitação. Hoje em dia os sistemas de satélite usam tipicamente canais com larguras de banda de 26 MHz a 54 MHz. Devido também às limitações de energia, usa tipos de modulação adequados (QPSK). Uma das grandes vantagens das comunicações por satélite é uma elevada largura de banda disponível, que permite um grande fluxo de dados. [5] - 26 - 6. Arquitectura da Rede de Acesso Wi-Fi + Satélite As soluções apresentadas integram três tecnologias: Satélite+WirelessLAN e ADSL. No primeiro ponto é apresentada a solução Satélite+WirelessLAN apresentando toda a descrição do material usado e é efectuado também um estudo económico da rede implementada. No capítulo 8 será apresentado um estudo económico de uma arquitectura de rede ADSL. Neste caso o acesso é feito através de uma ligação ao satélite com uma antena situada num edifício preferencialmente no centro da região que vai usufruir do serviço, para poder ser coberta a maior área possível. Neste local além da antena de acesso ao satélite encontra-se um modem (o modem usa a tecnologia DVB/RCS), um ponto de acesso que usa a norma 802.11b e servidores de manutenção e autenticação para controlo dos utilizadores. Figura 10. Arquitectura da rede Satélite+Wireless 6.1 Local de recepção de Satélite No local onde está situado o sistema de acesso ao satélite existe também um ponto de acesso Wi-Fi para dar acesso aos vários moradores da zona. Trata-se de um aparelho que usa o protocolo 802.11b normalmente com antenas integradas. Estas antenas integradas permitem alcances até 200m no máximo (dentro de edifício o alcance pode ser muito mais baixo, por exemplo 50m a 11Mbps devido à existência de paredes e outros obstáculos). Para aumentar o alcance substitui-se a antena emissora integrada por uma localizada no cimo do edifico ligadas aos APs (ou bridge wireless) por um cabo. Estas antenas denominam-se por antenas omnidireccionais, emitindo um feixe de 360º Horizontal e um feixe menor que 360º Vertical (exemplo: AIR-ANT2506 da CISCO com 360ºH e 50ºV). Comercialmente este tipo de aparelhos que permite a ligação de antenas externas tem o nome de Bridge Wireless. - 27 - A potência emitida não pode ultrapassar os 20bBm (100mW norma ETS 300-328-2). Esta potência corresponde a uma antena de 6dBi de ganho ligada a uma bridge a emitir a 30mW desprezando as perdas no cabo de ligação da bridge à antena. Será necessário também equipamento de rede que tenha a funções de: 1. 2. 3. 4. 5. Controlar o acesso aos utilizadores que se ligam através do ponto de acesso Wi-Fi; Encaminhar as ligações dos utilizadores (router); Projectar a rede contra ataques maliciosos (Firewall); Controlar a utilização da largura de banda de cada utilizador da rede Wi-Fi; Fornecer os serviços mais comuns aos utilizadores locais (web hosting, ftp, mail server, etc.) Trata-se de uma entidade de rede com no mínimo duas interfaces Ethernet 10/100 e tem a possibilidade de ser acedido remotamente, para manutenção e configuração das várias funções do sistema. Normalmente um router simples faz as funções 1,2,3,4, enquanto que a função 5 terá que ser desempenhada por um servidor à parte. Se não houver possibilidade de encontrar equipamento que desempenhe todas as funções, então tem que se usar duas entidades computacionais. 6.2 Locais de acesso da rede 802.11b Cada utilizador terá que dispor de uma antena direccional (por exemplo Parabolic Dish) ligada a uma Bridge Wireless. A antena é montada num local de preferência em linha de vista com a antena omnidireccional e apontada pela ela. A Bridge faz a ligação entre a antena e a rede do cliente dentro do edifício. Normalmente é ligada à rede Ethernet do cliente ou a uma porta USB de um computador dentro do edifício. A rede do utilizador pode ser de qualquer tipo, dependendo apenas das necessidades dos utilizadores no edifício e da sua estrutura. No caso dos utilizadores que se localizem no mesmo edifício da antena omnidireccional (até 200m), podem aceder à rede usando apenas uma placa Wireless ligada a um computador portátil ou fixo. Nestes últimos casos, o acesso depende também das características do edifício. Há locais onde pode não se conseguir o acesso (fora do edifício), e há outros que o acesso é facilitado (dentro do edifício e com poucas paredes entre as duas entidades). 6.3 Alcances máximos do 802.11b O alcance da tecnologia Wi-Fi varia com a distância e em consequência varia também a taxa de transferência entre o AP e os utilizadores. A Figura 11 mostra a dependência da taxa de transferência com a distância ao AP. - 28 - Figura 11. Nuvem de alcance máximo [6] Quando se usam antenas com o objectivo de aumentar o alcance, esta nuvem é, esticada num dos sentidos no caso de antenas direccionais, e é achatada quando se usam antenas omnidireccionais. Para minimizar a perda no cabo que liga a Bridge e a antena coloca-se a Bridge Wireless o mais próximo possível da antena (por exemplo no mastro da antena). Um ponto de acesso Wi-Fi com antena omnidireccional a emitir a 100mW permite cobrir um raio de 1Km aproximadamente com a largura de banda 11Mbps, isto em espaço aberto. Conseguem-se alcances de 4Km em espaço livre mas com taxas de transferências de 1Mbps. Em situações práticas, por exemplo em dias de chuva, ou ainda em situações em que as antenas não estão em linha de vista uma da outra, existe uma atenuação significativa das ondas de rádio. Logo numa situação real é estimado que é permitido cobrir 350m a 11Mbps e 1,4Km a 1Mbps. 6.4 Instalação e Operação Existem algumas particularidades do equipamento e na instalação. Alguns equipamentos terminais terão que dispor de antenas exteriores, estes equipamentos terão que ser colocados no cimo de edifícios, o alcance e cobertura da rede é limitada pelos obstáculos electromagnéticos que existirem entre as diversas antenas. Algumas soluções são apresentadas a seguir para tentar resolver estes problemas. Na Figura 12 é mostrada uma arquitectura no interior do edifício. - 29 - Router Bridge ZOOM Servidor Web/email HUB AP Figura 12. Arquitectura para o interior de edifícios As redes de interior do edifício podem ser “wired” ou “wireless”. As redes sem fios podem usar o mesmo protocolo que é usado para as comunicações ponto a ponto (802.11b), tendo que para isso ser configurados os AP’s de modo a operarem em canais diferentes, para que não haja interferências (Figura 13). Pode ser usado a tecnologia Power over Ethernet com o objectivo de diminuir a quantidade de cabos até ao AP. Figura 13. Distribuição de APs em edifícios e ligação ao PC [8] As redes “Wired” podem ser de vários tipos, por exemplo Ethernet até aos dispositivos do cliente com HUBs ou Switchs a interligar a rede (Figura 14), ou Power Line HomePlug usando os cabos da rede eléctrica que já estão instalados nos edifícios (Figura 15). - 30 - Figura 14. Distribuição usando Ethernet com cabos UTP [8] Figura 15. Distribuição usando Power Line HomePlug [8] - 31 - 6.5 Diversos Componentes na Rede A Figura 16 ilustra a disposição dos diversos componentes na rede em estudo. Serviços de Gestão/Web/FTP/Email/ Autenticação Centralizados Acesso ao Backbone Bridges Wireless Hubs/Switches Laptops Bridges Wireless Satélite Access Points Impressoras Transporte/Feeder Network Antena Satélite no local de ligação ao Backbone Distribuição/Acesso Antenas WLAN de 802.11b Antena Satélite no local de Recepção Costumer Primer Network Web Cams Ethernet Computadores Pessoais Figura 16. Disposição de componentes em toda a rede projectada Existem componentes que pertencem a duas partes da rede como por exemplo a antena de satélite no local de recepção e as antenas Wireless nos edifícios do cliente. 6.5.1 Power over Ethernet (PoE) Todos os aparelhos de rede necessitam dispor de energia eléctrica para poderem alimentar os circuitos eléctricos internos que possuem, polarizar semicondutores, etc. Os aparelhos que exigem especial atenção são, por exemplo, pontos de acesso que se localizem ao pé de antenas exteriores ou em locais onde não convém ter cabos eléctricos (no tecto de uma sala, por exemplo). Para resolver este problema existem algumas soluções, por exemplo o PoE (Power over Ethernet). É uma solução em que a energia é transportada até ao equipamento (Acess Point’s, HUB’s ou switch’s) usando alguns condutores que estão disponíveis no cabo de uma rede Ethernet. Para possibilitar dispor de energia aos mais variados equipamentos e marcas com Power over Ethernet, está a ser desenvolvido pelo IEEE um standart. O grupo do IEEE 802.3af Power via MDI (Media Denpendent Interface) está actualmente a finalizar o standart e estará pronto em meados de 2003. Neste momento está disponível já a versão Draft. - 32 - A arquitectura Power over Ethernet consiste em dois elementos: o Power Sourcing Equipment (PSE) e o Powered Device (PD). O PD é o dispositivo que está a consumir energia da linha de dados UTP (Unshiled Twisted Pair) ou que apresentem uma assinatura válida durante o algoritmo de detcção feito pelo PSE. São exemplos de PD os AP’s wireless, câmaras de segurança e telefones IP. O standart do IEEE permite o uso até 12.95 wats de potência por cada PD. Os PSE são os dispositivos que fornecem energia às linhas UTP. As funções principais são a verificação da existência de ligações com Powered Devices, fornecer energia apenas às linhas em que sejam detectados PD’s, e retirar energia das linhas quando o limite máximo de potência for ultrapassado. Os PSE’s disponibilizam 15.4Watts de potência para os cabos UTP. Parte da potência é perdida no cabo de transporte e no pior dos casos apenas 13 Watts estão disponíveis para os PD’s. O equipamento PSE está disponível na forma de Midspan Insertion Panel (chamado vulgarmente por um “Power Hub”) ou então uma solução integrada num “enterprise edge Switch”. O Power Hub é instalado entre o edge switch e os PD’s, como mostrado na figura 6. Figura 17. Instalação do Power Hub [10] Estes dispositivos fornecem uma solução barata para implementar o PoE numa infra-estrutura de rede já existente sem upgrades do equipamento de switching. As soluções integradas de PoE são preferidas, quando existem muitos PD. Ou então se existir necessidade que a infra-estrutura completa esteja apta a ligações de PD (esteja “Power Ready”). Esta solução elimina a necessidade de um dispositivo separado (Midspan) para fornecer a energia à rede, mas requer um grande consumo de potência pelo switch. Os 15,4 Watts (Max) para cada porta do switch podem duplicar a potência necessária pelo aparelho. Este tipo de equipamento para disponibilização de energia é também conhecido “ Endpoint Power Sourcing Equipment”, e pode ser compatível com 10Base-T, 100Base-TX, and/or 1000BaseTMDI como definido pela versão Draft do Standart IEEE 802.3af. - 33 - 6.5.1.1 Transporte da Energia Existem duas soluções descritas na versão Draft IEEE 802.3af. • • A energia é transportada directamente via dos pares são usados dos cabos UTP 10BaseT ou 100Base-TX. Este método pode ser usado por Endpoint e Mid-Span PSE’s. A energia é injectada no ponto central dos transformadores de linha que existem nas portas Ethernet [pinos 1/2 e 3/6] do switch e extraídos pelo ponto central do transformador de linha da porta do PD. Este método usa os fios de dados, e é limitado por instalações velhas de cablagem, que usam apenas dois fios obrigatórios de dados. Contudo a versão Draft IEEE 802.3af restringe o uso apenas a dispositivos endpoint PSE. Figura 18. Condutores a ser usados no PoE (opção1) [11] Figura 19. Condutores a ser usados no PoE (opção 2) [11] Para prevenir que um equipamento não compatível com a tecnologia PoE esteja ligado a um cabo UTP com PoE, a versão Draft do 802.3af define um método para detecção de PD. A energia só ficará disponível no cabo UTP se for ligado com sucesso um PD. - 34 - 6.5.1.2 Detecção e Certificação O conceito de detecção e certificação foi desenvolvido para permitir que equipamentos Ethernet que não estejam em conformidade com o PoE possam ser usados nesta mesma rede. Assim o PSE apenas disponibiliza energia, por um dos dois métodos descritos anteriormente e na porta respectiva, quando existir um aparelho que tenha sido detectado com sucesso como PD nessa porta. Em todos as outras condições, as comunicações de dados manter-se-ão sem alterações, e a energia para essa porta não será disponibilizada. Contudo o PSE pode detectar com sucesso um PD, mas por razões que gestão de potência pode não disponibilizar energia para essa porta. A detecção utiliza um método de teste muito eficaz. Uma porta de um PSE consegue distinguir entre uma ligação aberta, um dispositivo PD não válido, e um dispositivo PD válido. Existem dois métodos de detecção e certificação do PD: um baseado em Capacidades, e outro baseado em Resistências. Apenas o método baseado em Resistências foi adoptado pelo grupo de trabalho 802.3af para ser incluído no standard final. Contudo existem dispositivos que disponibilizam o método não standard das Capacidades. • O método baseado nas Resistências: Apenas será um PD válido se possuir um declive de 25KOhms, quando o PSE aplica uma variação de tenções à porta de 2.8V a 10V com duas fontes de tensões com impedâncias não limitadas. Caso se verifique esta condição do PSE aplica a tensão de operação à porta. • O método baseado nas Capacidades: Um PD válido apresenta uma capacidade no seu andar de potência de entrada entre 47mF e 570mF. O PSE entra em conta com as capacidades da linha e calcula a capacidade real do possível PD. 6.5.1.3 Remoção e Manutenção da Potência De modo a manter a potencia pelo PSE, o PD deve fornecer uma assinatura válida de manutenção de potência. Para que isso aconteça devem ser satisfeitas as seguintes condições: a corrente consumida deverá ser maior que 10mA e a impedância de entrada igual ou menor que 26,25KOhms. Se um PD não manter estas características durante um período mínimo de 400 milissegundos, o PSE da rede deixa de fornecer energia a essa porta e desligará esse PD. Se existirem dispositivos que tenham o sistema de PoE e que não necessitam de o usar, devem ser retirados de actividade, com o prejuízo de sobrecarregarem o PSE, sem necessidade. Em resumo o PSE tem duas opções para desligar um PD. Uma é olhar para a corrente de consumo DC, e outra é olhar para a impedância do PD. - 35 - 6.5.1.4 Funcionamento do PSE A zona de funcionamento permitida para um PD é entre 10-350mA, cerca de 13Watts. As tabelas seguintes sumariam os requisitos de saída dos PSE’s e os limites de potência dos PD’s. Tabela 2. Requisitos do PSE [9] Tabela 3. Limites do PD [9] Um dispositivo PSE pode classificar um PD baseado na informação disponibilizada pelo próprio dispositivo antes da aplicação da energia à linha. A classificação define a máxima potência necessária pelo PD durante a sua operação e permite aos PSE’s uma melhor gestão dos seus recursos de potência. O standard IEEE 802.3af só define especificações de Hardware e não define uma interface de gestão completa. O IETF definiu uma MIB SMNP (RFC2665) com os objectos necessários para a gestão de equipamento com Power over Ethernet e suas portas. O IETF está a trabalhar em paralelo com o IEEE com o objectivo de disponibilizar a MIB Power over Ethernet quando o standard IEEE 802.3af estiver finalizado, pelo IEEE. 6.5.2 HomePlug Powerline Alliance A ideia de um edifício com rede de comunicações tem levado muitas empresas a planos de negócio. Contudo a oferta de produtos até à data está muito limitada na capacidade ou no potencial mercado. Avanços na industria de semicondutores, possibilita o uso de sofisticadas técnicas de processamento de sinal com preços que estão a fazer com que redes Ethernet em casa via Wireless, phone Lines, e mais recentemente Power Lines sejam uma realidade actual de custo-efeciência. - 36 - Redes para o Lar têm um conceito diferente do que as redes no local de trabalho. As aplicações são diferentes, os padrões de tráfego são diferentes e o meio disponíveis para transmissão de dados são também diferentes. Certamente os utilizadores de redes em casa têm necessidade de transferir ficheiros entre os seus computadores e partilhar impressoras. Necessitam também de gateways para o acesso à rede exterior em banda larga e para partilhar o acesso à Internet entre múltiplos dispositivos. Os moradores também vão querer outros serviços, como Voice-over-IP (VoIP) e streaming media para entretenimento, e suporte para jogos de multiplayer. E enquanto que muitas casas recentes estão equipadas com cabos UTP para uso de Ethernet, as mais antigas e a maior parte não estão. A escolha do meio físico – Phone wiring, Wireless e Power Line – todas elas apresentam uma mistura de atributos. O Power Line é certamente o meio com mais problemas de ruído destes três, mas tem dois atributos apelativos. Primeiro, como nas linhas de telefone, não existe necessidade de conversão RF, consequentemente o custo do equipamento comparado com o Wireless pode ser menor. E em segundo, e o mais importante, os condutores eléctricos existem em todas as divisões dos edifícios, que se possa querer ligar um dispositivo de dados. No sentido de esclarecer a confusão do consumidor e a fragmentação do mercado, um grupo de empresas formaram “The HomePlug Powerline Alliance” para criar um standard na indústria para redes de casa a alta velocidade via Power Line. A versão 1 do standard saiu no primeiro quarto do ano de 2001. 6.5.2.1 O Power Line como Meio de Transmissão A linha de transporte de energia (Power Line) é um ambiente ruidoso para comunicações. O canal de comunicações entre dois pontos do edifício possui uma função de transferência extremamente complicada em que existem várias impedâncias em cada extremidade da linha. Este tipo de rede tem uma resposta em amplitude e em fase que varia muito com a frequência. Para algumas frequências o sinal transmitido chega ao receptor com relativamente poucas perdas, enquanto que a outras frequências o sinal pode nem chegar. Em alguns casos a função de transferência do canal mudam com o tempo (não é invariante no tempo). Isto pode acontecer devido ao morador da casa ligar novos aparelhos à rede eléctrica, ou se alguns dos aparelhos já ligados à rede eléctrica alterar o seu consumo de potência. Como resultado, a natureza do canal de comunicação entre dois pontos do edifício pode alterar-se. Em alguns casos existe uma grande largura de banda com boas características para a transmissão, e noutros casos existe uma grande limitação da largura de banda para transmissão. 6.5.2.2 Uma abordagem adaptativa Devido a estas variações de frequência, o uso eficiente do canal requer uma abordagem adaptativa que compense de algum modo a função de transferência do canal. A tecnologia HomePlug possui um método eficaz e fiável para efectuar a adaptação e que atinge altas velocidades de transferência em canais típicos. Contudo existe um ajuste do Bit Rate para um suporte de canais mais ruidosos. Para além do problema da função de transferência do canal e com igual importância, a interferência no Power Line deve ser considerada. As fontes de interferência mais significativas raramente têm propriedades parecidas com o ruído Gaussiano que é analisado - 37 - facilmente e produzido pelo receptor. A interferência pode ser impulsiva ou selectiva na frequência, ou por vezes ambas. As fontes de ruído típicas são motores de escovas, lâmpadas fluorescentes e de halogéneo, fontes comutadas e interruptores de luz. Também rádios amadores de emissão RF, podem causar significante ruído. O impacto na rede destas diferentes fontes de ruído é medido pelos bits de dados de erros recebidos pelos descodificadores, que têm que ser corrigidos de alguma forma. A Technologia HomePlug tem “Forward Error Correction (FEC), “interleaving”, detecção de erros e pedidos automáticos de repetição de mensagem enviada. (ARQ-Automatic Repeat reQuest) para assegurar que o canal se mantém fidedigno para os demais Layers de protocolos. A topologia de distribuição da rede eléctrica para as casas é outro factor que tem que ser considerado. Num bairro dos Estados Unidos típico, um transformador de distribuição disponibiliza potencia para um relativo pequeno número de casas (cerca de seis). O transformador de distribuição bloqueia os sinais de dados enviados pelo protocolo, para propagação para a rede core eléctrica. Contudo, não bloqueia os sinais entre duas casas que estejam a ser servidas pelo mesmo transformador. Assim os sinais gerados pelo Power Line numa casa podem aparecer na rede de outra casa. Este facto cria preocupações urgentes sobre da privacidade, parecidas com as encontradas nos sistemas Wireless. O vendedores de equipamento de Power Line de baixa largura de banda (abaixo de 1MHz) lutaram anos com o impacto do curte de circuitos, e a distribuição de energia tri-fásica. 6.5.2.3 Descrição do HomePlug Qualquer solução sustentável para comunicações fidedignas usando a rede eléctrica de uma casa como canal de comunicações, tem que incluir uma camada física robusta (PHY) e um protocolo “Media Access Control” (MAC) eficiente. O protocolo MAC controla a partilha do canal com múltiplos clientes, enquanto que o PHY especifica a modulação, codificação, e o formato básico dos pacotes. A camada PHY do HomePlug usa multiplex por divisão de frequência ortogonal (OFDM Ortogonal Frequence Devision Multiplex) como técnica básica de transmissão. OFDM é bem conhecida na literatura e na indústria. É usada abundantemente na tecnologia DSL e também em distribuição de sinais de televisão terrestre sem fios. Em contraste com estas tecnologias o HomePlug, usa OFDM num modo de rajada, em vez do modo contínuo. A tecnologia HomePlug usa também códigos de Viterbi e Reed Solomon ligados com interleaving para os dados de carga paga (payload data), e usa “Turbo Product Coding (TPC) para os dados de controlo. A camada MAC na tecnologia HomePlug é uma variante do conhecido protocolo Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidence (CSMA/CA). Foram adicionadas características para suportar classes de prioridades, fornecer justiça, e permitir o controlo de atrasos. O uso do CSMA/CA significa que a camada PHY tem que suportar transmissão e recepção em rajadas; que cada cliente active o seu emissor apenas quando tiver dados para transmitir; e quando acabar de transmitir desligue o seu emissor e volte ao modo de receptor. O OFDM divide do dados a ser transmitidos a alta velocidade em streams paralelos, em que cada um deles tem uma relativa necessidade de largura de banda. Cada bit stream modula uma portadora duma série de portadoras. A propriedade da ortogonalidade é o resultado de - 38 - escolher o espaçamento de portadoras igual ao inverso do Bit Rate de cada portadora. A consequência prática da ortogonalidade é isto: Se efectuarmos uma FFT (Fast Fourier Transform da onde recedida durante um período de tempo igual ao inverso do período de bit numa portadora, o valor de cada ponto na saída da FFT é uma função apenas do bit (ou bits) que modula a portadora correspondente, e não é afectado pela informação que modula qualquer outra portadora. Quando o espaçamento entre portadoras é suficientemente pequeno tal que a resposta do canal é relativamente constante na banda ocupada pela portadora, uma equalização do canal torna-se fácil. Se for implementado no domínio da frequência, a equalização pode ser feita por uma simples acentuação do símbolo recuperado de cada portadora, por uma constante complexa. Podem ser usados vários tipos de modulação em cada portadora individual. A necessidade de equalização é completamente eliminada pelo uso de modelação “Differencial Quadrature Phase Shift Keying (DQPSK) onde os dados são codificados com a diferença em fase entre o presente e anterior símbolo da mesma sub-portadora (Figura 20). Figura 20. Diferenças de fase entre portadoras [12] A modulação diferencial melhora a performance em canais de comunicação onde existem rápidas mudanças de fase. O HomePlug não usa modulação em quadratura de amplitude (QAM) de alta ordem como no DSL. As formas de onda do OFDM são tipicamente geradas usando uma FFT inversa (IFFT) em que os pontos do domínio da frequência consistem no conjunto de símbolos complexos que modulam cada portadora. O resultado da IFFT chama-se símbolo OFDM. Cada símbolo tem a duração igual ao recíproco do espaçamento da sub-portadora e geralmente é um período de tempo longo comparado com a velocidade dos dados (data rate). No receptor, os dados são recuperados via uma FTT directa, convertendo para o domínio da frequência. A Figura 21 mostra o processo de conversão entre o domínio da frequência e o domínio dos tempos. - 39 - Figura 21. Domínio do tempo e domínio da frequência [12] É de notar que o sinal no domínio do tempo inclui um prefixo cíclico, em que essencialmente é uma replicação dos últimos segundos do símbolo de OFDM. O motivo para aparecer um prefixo cíclico é absorver a interferência entre símbolos que resulta do facto do atraso apresentado pelo canal não é constante com a frequência. Sem o prefixo cíclico algumas das amostras usadas na FFT conteriam energia do símbolo OFDM seguinte ou do anterior. Se o prefixo cíclico fosse tão longo quanto o pior caso de variação de atraso dentro da banda de frequência, então esperar até ao fim do prefixo para começar a ler amostras para usar a FFT, assegura que a FFT não é degradada pelos símbolos vizinhos. Formatados por uma série de símbolos OFDM, o pacote de dados do HomePlug consiste num delimitador de frame inicial, uma carga paga, e um limitador de fim de frame (ver Figura 22). - 40 - Figura 22. Um pacote do HomePlug [12] Para transmissões unicast, a estação destino responde transmitindo uma delimitação de resposta indicando o estado da recepção (ACK, NACK ou FAIL). O delimitador consiste numa sequência preâmbulo seguida por um campo de controlo de frame com codificação TPC. Esta sequência de preâmbulo é escolhida para possibilitar boas propriedades de correcção tal que cada receptor pode detectar o delimitador com fiabilidade, mesmo que haja uma interferência considerável, e um deficiente conhecimento da função de transferência do canal. O controlo de frame contem a informação de gestão para o Layer MAC ( por exemplo comprimento de pacote e estado da resposta). A baixa taxa de TPC e o interleaving usado no controlo de frame fornece uma boa imunidade ao emparelhamento selectivo tão bem como interferência de banda larga. Todos os três tipos de delimitadores têm a mesma estrutura, mas a informação transportada no delimitador, varia dependendo da sua função. A parte da carga paga do pacote só tem significado para o receptor. Os dados de carga paga só são transportados no conjunto de portadoras que foi previamente acordado, entre o receptor e o transmissor. Devido a apenas portadoras que respondam bem a partes do canal serem usadas, não é necessário usar uma codificação erros muito pesada, como em outros tipos de transmissões. Esta combinação adaptação ao canal e uma codificação leve dos dados para cargas unicast permite ao HomePlug atingir altas taxas de transferência sobre a linha eléctrica. A adaptação tem três graus de liberdade: - Ajuste às portadoras que melhor respondam ao canal - Selecção de modulação de portadoras individuais (DBPSK ou DQPSK) - Selecção de taxas de códigos convulsionais. Adicionalmente a estas opções, a carga paga pode ser enviada usando o modo de ROBO, um modo muito robusto que usa todas as portadoras com modulação DBPSK em cada uma, e - 41 - um pesado código de correcção de erros com repetição de bits e “interleaving”. O modo ROBO não usa adaptação à melhor portadora e assim pode ser recebido por qualquer receptor. Este modo é usado para iniciar comunicações entre dispositivos que não efectuaram a adaptação ao canal, para transmissões multicast, ou para transmissões unicast em casos que o canal é muito fraco. O HomePlug ocupa a banda de 4.5 a 21 MHz. A camada PHY possui uma densidade espectral de potência de transmissor reduzida na banda de rádio amador, para minimizar o risco de energia radiada da rede eléctrica que pode interferir com estes sistemas. A taxa de transmissão usando a modulação DQPSK com todas as portadoras activas é 20Mbps. A taxa de transmissão entregue à camada MAC pela camada PHY é cerca de 14Mps. 6.6 Estudo da propagação electromagnética do meio Obstáculos electromagnéticos que existem dentro de edifícios (paredes, metais) provocam graves atenuações e alterações na propagação do sinal RF. Num projecto de redes Wi-Fi deve existir um estudo da propagação do sinal RF em todos os locais que se queira cobrir com uma rede 802.11. Devem ser efectuadas medições da qualidade de sinal recebido, usando terminais portáteis (Laptop) com placas de recepção Wireless. Muitas vezes a alteração do local do AP é a solução para a melhoria da cobertura, outras vezes é mesmo necessário o aumento de potência do AP. Este é um estudo que deve ser efectuado, sempre antes da decisão da arquitectura da rede. A cobertura RF do local depende dos obstáculos electromagnéticos que existam. Por exemplo, um AP serve para cobrir uma determinada área num local com poucos obstáculos, e noutro local com mais obstáculos já são necessários 2 ou 3 AP para cobrir a mesma área. 7. Estudo de Caso Rede de Acesso Wi-Fi + satélite Considera-se que a duração do projecto é de 5 anos a começar em 2003. A Tabela 4 é uma análise entre os preços disponibilizados das várias operadoras que fornecem acesso à rede através de satélite na Europa. Algumas empresas possibilitam que o equipamento seja alugado em vez de comprado. Empresas: ⇒ Aramiska (http://www.aramiska.com/) ⇒ i-Sat (http://www.i-sat.fr/) ⇒ Sat2Way (http://www.sat2way.com/) ⇒ Hexasky (http://www.hexasky.com/) ⇒ NetbySat (powered by Divona) (http://www.netbysat.com/) - 42 - Instalação+Antena+Modem DVB Aluguer do material 128Kbps Up / 512Kbps Down 256Kbps Up / 1024Kbps Down 512Kbps Up / 2048Kbps Down Mínimo (PVP*) 450 € 129 € 118 € 298 € 657 € Máximo (PVP*) 897 € 179 € 185 € 401 € 801 € DIVONA (PVP*) 2529 135 287 559 Tabela 4. Preços de operadores com serviços de acesso através de satélite (* Preço de Venda ao Publico) 7.1 Servidor/Router/Switch É preciso ter em conta que a maior parte das Bridegs (AP’s) vendidas comercialmente, possuem já FireWall incorporada e alguns serviços de autenticação e segurança. Assim não haverá necessidade de adquirir novo equipamento. No servidor, os principais serviços a instalar são, Web Hosting com espaço suficiente para os vários utilizadores, servidor de email e servidor de FTP. Router CISCO com Gestão de LB Série 1721 Servidor Configuração e instalação Total Mínimo (PVP*) 895 € 500 € 0€ 1395 € Máximo (PVP*) 1000 € 1000 € 400 € 2400 € Tabela 5. Preço de equipamento usado no acesso à rede core (* Preço de Venda ao Público) 7.2 Acesso Wi-Fi/Distribuição a utilizadores Na Tabela 6 apresentam-se o custo de equipamento para a distribuição do acesso a utilizadores. Bridge Wireless (Cisco Aironet 350) Antena omnidireccional Cisco (AIRANT4121 com 12dBi) Pára-raios Cabos e Conectores Instalação Total Mínimo (PVP*) 810 Máximo (PVP*) 1500 510 550 100 50 -1470 150 90 200 2340 Tabela 6. Preço de equipamento usado para a distribuição aos utilizadores usando o protocolo 802.11 (* Preço de Venda ao Público) - 43 - 7.3 Acesso Wi-Fi/Utilizadores Supõe-se que o custo com o equipamento não entra no custo do investimento inicial à rede core. Logo, o estudo efectuado a seguir apenas considera o custo de acesso ao satélite, e cada cliente é responsável pelo seu próprio investimento. A tabela 7 mostra o preço do equipamento e um custo estimado que cada cliente terá que despender para o acesso ao link de satélite. Placa compatível 802.11b Antena direccional Panel Mount (MAXRAD, MYP24008-8dBi) Bridge Wireless (Cisco Aironet 350) Access Point no interior opcional Pára-raios Cabos e conectores Instalação Total Duração do pagamento Custo mensal Mínimo (PVP*) 80 € 300 € Máximo (PVP*) 220 € 400 € 810 € -100 € 50 € Pelo utilizador 1340 € 3 anos 37,22 €/Mês 1500 € 200 € 130 € 90 € 200 € 2740 € 2 anos 114,17 €/Mês Tabela 7. Preços de equipamento para cada utilizador (* Preço de Venda ao Público) 7.4 Investimento no acesso à rede core Inicialmente é necessário o acesso ao satélite disponibilizado por uma empresa (i-Sat, Sat2Way, Divona, etc), o router/servidor, e o sistema de emissão/recepção Wi-Fi (Antenas e Bridge). A coluna “Divona” representa a soma do custo de instalação oferecido pela empresa Divona com o material de custo mínimo das Tabelas 5 e 6. Investimento inicial Duração do pagamento Custo mensal do equipamento Mínimo (PVP*) 3315 € 3 anos 93 €/Mês Máximo (PVP*) 7269 € 3 anos 202 €/Mês DIVONA (PVP*) 5394 3 anos 149 €/Mês Tabela 8. Custo do Investimento (* Preço de Venda ao Público) Somando o valor do investimento no inicial na Tabela 8 com os preços do custo do acesso na Tabela 4, chega-se ao valor do custo mensal deste tipo de solução para cada localidade que se queira fornecer o serviço de acesso em banda larga. - 44 - 128K emissão / 512K recepção 256K emissão / 1024K recepção 512K emissão / 2048K recepção Mínimo (PVP*) 211 € 391 € 750 € Máximo (PVP*) 387 € 603 € 1003 € DIVONA (PVP*) 284 € 436 € 708 € Tabela 9. Custo mensal da manutenção do serviço de acesso por satélite com distribuição em Wi-Fi (*Preço de Venda ao Público) Supondo que cada cliente paga 30 euros (custo do acesso ao ADSL pela FranceTelecom) para aceder à rede usando a tecnologia Wi-Fi com antenas instalada no seu edifício e largura de banda de 128Up/128Down (instalação por conta do cliente ilustrada na Tabela 4), é necessário um número mínimo de clientes de modo a que o investimento inicial se pague por si próprio. Este número é ilustrado na Tabela 10. 128K Up / 512K Down 256K Up / 1024K Down 512K Up / 2048K Down Mínimo (users) 8 14 26 Máximo (users) 13 21 34 Tabela 10. Número de clientes mínimos para que seja economicamente viável este projecto Contudo, o número de clientes máximos que, para uma determinada largura de banda disponível pelo satélite, é aconselhado pela empresa NetbySat (powered by DIVONA) de modo a que o tráfego seja possível com alguma comodidade, encontra-se na Tabela 11. Larguras de Banda 128K Up /512K Down 256K Up /1024K Down 512K Up / 2048K Down Netbysat powered by DIVONA 3 10 30 Tabela 11. Número de clientes máximos por largura de banda 7.5 Largura de banda necessária Os utilizadores particulares usam o serviço preferencialmente à noite, enquanto que os utilizadores profissionais (Empresas, Escolas, Câmara Municipal) usam os serviços preferencialmente durante o dia. 7.5.1 Considerações demográficas e económicas Os dados da região do Lot encontram-se nos anexos deste relatório. Considera-se que a taxa de penetração do serviço ao fim de 10 anos será de 30%. Todos os detalhes encontram-se em anexo neste relatório. - 45 - 7.6 Resultados A seguir encontram-se gráficos que ilustram a penetração do serviço e o “Cash Flow” da localidade de Gramat no Lot. População aderente considerada 200 Residência s 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Semestres Inicio em 2003 Figura 23. População aderente considerada para a região de Gramat Cash Flow 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 Semestres (inicio em 2003) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 -10000 -20000 Figura 24. Cash flow para a localidade de Gramat no Lot As pequenas variações iniciais (até ao 12º semestre) devem-se aos investimentos que são necessários no início para que a ligação ao satélite consiga suportar todos os clientes (subscrição de mais links de satélite e compra de equipamento). Não existe necessidade de aumentar a largura de banda do acesso ao satélite para mais de 10Mb/seg, devido à limitação do link Wi-Fi de 11Mb/seg. - 46 - Considerou-se apenas esta localidade porque possui maior número de habitantes, e consequentemente um maior potencial para a exploração deste serviço. O estudo das restantes localidades do Lot encontra-se em anexo neste relatório. 8. Estudo de caso Rede de acesso ADSL O acesso é feito usando as infra-estruturas da rede telefónica que algumas localidades dispõem. Como foi dito no ponto 5.1 apenas é necessário instalar DSLAM’s nas centrais telefónicas que cobrem a região, e spliters para separar o sinal de dados do sinal de voz. O custo de instalação de uma DSLAM é elevado o que provoca uma grande dificuldade da rentabilização do projecto. DSLAM_50 DSLAM_100 DSLAM_250 DSLAM_500 DSLAM_1000 Numero Max de Ligações 50 100 250 500 1000 Preços (Euros) 10 000 15 000 20 000 25 000 40 000 Tabela 12. Preços e ligações máximas dos vários DSLAMs 8.1 Aspectos Geográficos e Demográficos Nas Astúrias existem algumas regiões em que neste momento já está disponível o serviço ADSL. A figura a seguir mostra as regiões que neste momento estão providas de ADSL. Figura 25. Regiões que dispõem de acesso a ADSL (como apresentado na reunião do consorcio do projecto Cyberal) [13] - 47 - As localidades alvo para o acesso em banda larga estão na figura seguinte. Figura 26. Localidades alvo do projecto Cyberal [14] Como se pode ver pela figura anterior, quase todas as localidades que inicialmente se têm como objectivo para fornecer o acesso em banda larga, estão cobertas por centrais já com acesso ao ADSL. 8.2 Outras Soluções para as Astúrias Nas localidades onde não exista cobertura ADSL e caso esses locais possuam a rede telefónica terá que ser instalado uma DSLAM na central que cobre essa região, ficando toda a região com acesso ADSL. Um DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) como o nome indica serve para fazer a multiplexagem de todas as linhas ADSL que são recebidas dos clientes numa linha única ATM (como se vê na Figura 27). Depois é também necessário a instalação de spliters na entrada da central, que se tratam de filtros para separar o sinal de voz dos sinais de dados. A instalação da rede ADSL não carece de grandes cuidados e atenções. Figura 27. Estrutura interna de uma DSLAM [13] - 48 - Os preços dos modems ADSL em Espanha encontram-se na tabela 13. Este será o único investimento necessário para os clientes ADSL. Poderão necessitar também de filtros (spliters) onde existam terminais telefónicos, na casa do cliente, mas o preço é muito menor comparado com o modem. Marca / Distribuidor Telefónica (Telecom Espanha) Zoom 5510 (Optize) Dlink 200 (Optize) Preço PVP* (€) 120 € 80 € 116€ Tabela 13. Preços de Modems ADSL no mercado em Espanha (* Preço de Venda ao Público) No projecto Cyberal inicialmente existem 9 localidades que vão usufruir do serviço de banda larga nas Astúrias. O estudo é feito tendo em conta que todas as localidades têm acesso à rede telefónica 8.3 Resultados Os dados de entrada para o estudo encontram-se em anexo neste relatório. Depois de instalada a DSLAM na central telefónica toda a região que é servida pela central fica com possibilidade de acesso em banda larga ADSL. Poderá acontecer até que a central cubra mais que uma localidade alvo do projecto Cyberal. Para este estudo considera-se que existe uma central telefónica a cobrir uma localidade. A seguir encontra-se o estudo da localidade de Busto devido a apresentar uma maior concentração de residências. População aderente ao Serviço 18,00% 16,00% 14,00% 12,00% 10,00% 8,00% 6,00% 4,00% 2,00% 0,00% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Semestres (Inicio em 2003) Figura 28. População aderente durante o projecto ADSL em Busto nas Astúrias - 49 - 19 20 Cash Flow 60000 50000 40000 30000 20000 10000 Semestres (Início em 2003) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -10000 -20000 Figura 29. Cash flow do projecto ADSL em Busto nas Astúrias - 50 - 18 19 20 Parte III – Metodologia de avaliação dos resultados do projecto 9. INDICADORES E AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS DO PROJECTO É importante a criação de uma referência comum quanto ao método de experimentação e avaliação tecno-económica. Este referencial comum deverá comportar um diagnóstico técnico, económico e social de cada território testado que representará o ponto inicial da operação piloto e permitirá a medição do impacto do ponto de vista tecnológico, mas também do ponto de vista do desenvolvimento local. Esse referencial dará seguimento a dois processos de avaliação: • A avaliação tecno-económica, visando a formalização da ordem pública junto dos operadores de telecomunicações. A avaliação “etnográfica”, que alimentará a reflexão em torno do desenvolvimento rural durável. Os resultados provenientes do projecto serão medidos através de um conjunto de indicadores onde avultam os seguintes: − Criação de uma metodologia de planeamento e projecto − Criação de uma metodologia de avaliação tecno-económica de cenários de rede − Criação de uma metodologia de avaliação de impacto socio-económico Em relação à avaliação, há diversos elementos a ter em conta: • Avaliação da Tecnologia • Utilização ο Quantos são atingíveis? ο Quantos efectivamente aderiram? ο Qual a intensidade de uso? ο Para fazer o quê? • • Que serviços são utilizados? Impacto socio-económico - 51 - • ο Desenvolvimento económico ο Estratégias de diversificação económica Impacto potencial ο “Quantos são beneficiáveis?” em vez de “Quantos são os que efectivamente tiram benefício?” ο Efeito demonstrador para outras comunidades periféricas e rurais Seguem algumas ideias soltas para um questionário: • Nível de adesão ao uso do serviço para cada uma das finalidades apresentadas; • Grau de importância atribuída a cada uma das finalidades, ou seja, qual a percepção que os respondentes têm acerca da importância do serviço nas suas rotinas de trabalho; • Apresentação e análise dos resultados para cada uma das finalidades, com os respondentes subdivididos em dois grupos: utilizadores diários e esporádicos. Esta análise tem por objectivo tentar perspectivar em que medida o tipo de uso (diário ou ocasional) modela ou não a percepção da importância do uso do serviço. A hipótese nula é: o tipo de uso não interfere na construção da representação da importância dos serviços em rede nas práticas cognitivas e relacionais da comunidade em estudo; [2] 9.1 Objectivos da Avaliação do Projecto CYBERAL O projecto CYBERAL foi concedido como um programa para os Cidadãos animado de uma visão estratégica, apostado em contribuir para a tranformação dos hábitos e comportamentos dps individuos e das instituições que fazem as regiões de implementação do projecto, e orientado por um conjunto de objectivos e metas. O exercício de avaliação final do projecto que se pretende lançar contemplará as duas seguintes perspectivas complementares: − Perspectiva Estratégica − Perspectiva Operacional Passa-se a descrever as ideias base por detrás de cada uma destas perspectivas de avaliação. [2] - 52 - 9.1.1 Perspectiva Estratégica Cabe aqui um conjunto de questões de fundo de onde se destacam as seguintes: • Em que medida o projecto conseguiu ser um instrumento mobilizador da sociedade e em que estados de cumprimento se encontram os objectivos gerais do programa nas suas vertentes social, económica e cultural, num cenário de congregação de todos os agentes do desenvolvimento local para a construção duma comunidade digital que irá contribuir para melhorar a qualidade de vida e o bem-estar dos seus cidadãos? • Como se tem processado a concertação e o diálogo social promovidos até ao momento pelo projecto? • Como se pode julgar a utilidade e a sustentabilidade dos serviços e demais recursos que resultarão das várias acções financiadas pelo projecto? • Em que estado de cumprimento se encontra a visão estratégica do projecto? • Se continuado, quais são as medidas de re-orientação nos objectivos, visão estratégica e práticas de que o projecto deve ser alvo? Neste contexto algumas das perguntas a que o exercício de avaliação deve procurar dar resposta são as seguintes: • Como é que o projecto CYBERAL procura promover o bem-estar dos cidadãos? • Como é que o projecto CYBERAL procura encorajar a participação no exercício da cidadania e da democracia? • Como é que o projecto CYBERAL procura incrementar e melhorar o acesso à informação e aos serviços? • Como é que o projecto CYBERAL procura aumentar a eficácia da administração pública local e central? • Como é que o projecto CYBERAL procura reforçar o crescimento sustentado? • Como é que o projecto CYBERAL procura contribuir para a igualdade de oportunidades entre as pessoas e as organizações? • Como é que o projecto CYBERAL procura promover o emprego, a justiça social e a aprendizagem ao longo da vida? • Como é que o projecto CYBERAL procura favorecer a inclusão das pessoas com necessidades especiais e de grupos socialmente desfavorecidos? • Como é que o projecto CYBERAL procura identificar as melhores práticas de introdução das tecnologias da informação e da comunicação no desenvolvimento de cidades sustentadas; - 53 - • Como é que o projecto CYBERAL procura alcançar efeitos de difusão das suas melhores práticas para outras regiões? Os benefícios esperados a médio prazo são os seguintes: • Abrir o meio rural à sociedade da informação; • Introduzir aos empresários rurais a utilização das TIC; • Pôr em jogo os distintos operadores no meio rural; • Reforçar a capacidade de negociação dos actores locais para oferta de banda larga no seu território; • Diminuir as zonas sem cobertura de banda larga; Os benefícios esperados a longo prazo são os seguintes: • Modernizar a vida do meio rural; • Eliminar barreiras de separação entre o meio rural e o meio urbano; • Estabelecer competência entre sistemas e operadores; • Generalizar o uso e qualificar a procura de banda larga no meio rural; • Criar um modelo de avaliação sociológica, técnica e económica das tecnologias de banda larga para as zonas de baixa densidade populacional. [2] 9.1.2 Perspectiva Operacional Esta perspectiva deve considerar, entre outras as seguintes questões: • Estado de realização do projecto CYBERAL Pretende-se com esta parte do exercício avaliar o estado de execução do projecto CYBERAL, nomeadamente o estado de realização individual das várias “áreas de intervenção” e das “metas” definidas aquando do lançamento do projecto (NB: Será necessário definir “Indicadores de Realização”) • Avaliação da administração e gestão do projecto CYBERAL Pretende-se com esta parte do exercício avaliar as actividades da gestão do projecto e o próprio modelo de gestão assente na figura de Consórcio. Este trabalho de avaliação debruçar-se-à sobre os comportamentos destes orgãos, identificando as suas práticas de funcionamento e devotando particular atenção aos factores susceptíveis de - 54 - dificultar a normal execução técnica e financeira do projecto, ou que possam impedir a desejável ligação e sinergias entre sub projectos e organizações participantes. • Avaliação da execução dos compromissos assumidos perante o INTERREG A execução do orçamento colocado à disposição do Consórcio CYBERAL pelo Programa INTERREG, será determinada por uma série de condições a que o Consórcio se vinculará por intermédio de um Termo de Aceitação que se compromete a respeitar. Este “Termo de Aceitação” identifica as responsabilidades e compromissos do consórcio perante o INTERREG, resultantes do referido “Termo de Aceitação”. [2] 9.2 Metodologia e Linhas de Orientação para a Avaliação Apontam-se desde já as seguintes ideias base: O exercício de avaliação deverá ser conduzido tendo por base a comparação entre os objectivos e as metas inicialmente estabelecidos e o estado das várias intervenções lançadas pelo projecto, à data de avaliação. [2] Para o efeito de responder aos requisitos estabelecidos foi desenvolvido um conjunto de questões para medir inicialmente o estado dos organismos onde se irá implementar as novas tecnologias de telecomunicações. Este conjunto de questões encontra-se neste documento em anexo com o título “ Questionário sobre o Organismo”. Na sequência da implementação das tecnologias de telecomunicações nos diversos locais será fundamental fazer a avaliação do impacto desta implementação no decorrer de um período de 3 a 4 anos. Para isso foi desenvolvido uma matriz para esse efeito e encontra-se neste documento em anexo com o título “Formulário da Matriz Económica da Metodologia de Avaliação de Resultados”. [17] Esta matriz poderá ter um contorno mais específico nalgumas áreas de medição consoante o tipo de organismo. Para isso terá de se analizar todos os tipos de organismos e implementar uma matriz personalizada que vai ao encontro de uma medição mais perfeita. - 55 - 10. PROJECTOS SIMILARES NOUTROS ESPAÇOS DO MUNDO O sucesso da implementação de uma nova tecnologia de telecomunicações num determinado local passa pela análise de estudos já efectuados em outras regiões com o intuíto de avaliar a portabilidade e o ajusto de medidas a tomar para prevenir e anular erros que compremetam o bom funcionamento do projecto. Para isso é focado o estudo realizado no Tarn (França) pelo Sr Didier Lebrun. Este estudo é muito semelhante a este projecto visto que tem como directiva a serventia de banda larga em zonas rurais periféricas com a tecnologia de telecomunicações Satélite + Wifi. [15] O Canadá é o país mais desenvolvido no que diz respeito ao uso das tecnologias de informação e de comunicação. Por isso é essencial analizar e estudar os projectos de banda larga levados a cabo nesse país. [16] 10.1 Serventia de Banda Larga em Zonas Rurais Periféricas Caso do Tarn (França) O estudo realizado descreve uma solução económica para dar serventia em banda larga às aldeias afastadas dos centros de telecomunicações. O princípio consiste em estabelecer uma ligação bidireccional por satélite num lugar central da aldeia e a liga-lo às casas em redor por conexão Wifi. O baixo custo destas tecnologias permite fornecer larguras de banda equivalentes às fornecidas pelo ADSL, por um preço equivalente, mediante um investimento inicial da ordem dos 1500 €. O equilíbrio orçamental pode ser obtido a partir de uma dezena de utilizadores num raio de 0,5 a 2 Km. A ligação obtida equivale a uma conexão permanente à Internet, independente do telefone, que se pode utilizar a todo o momento sem que isso se traduza em mais gastos de comunicações e por uma imobilização do telefone. Uma vez instalado e configurado, o periférico Wifi é transparente para o utilizador. Esse periférico estabelece espontaneamente a ligação desde que um pedido é dirigido à Internet. Só é necessário abrir uma aplicação (email, web, FTP, etc.) e não se preocupar com a conexão. O investimento inicial poderia ser coberto por pré-pagamentos dos primeiros subscritores numa razão de 150 a 200€. O serviço pode estar operacional num período de 3 a 6 meses desde que existe um grupo de utilizadores decididos. Em contrapartida de algumas imperfeições, esta solução tem a vantagem de ser imediatamente operacional e capaz de fornecer banda larga a pequenos grupos de utilizadores não contemplados por ADSL ou por cabo. As outras tecnologias existentes representam investimentos desproporcionados em relação a uma procura ainda tímida que se contabilizam em poucas dezenas de utilizadores. [15] 10.2 Banda Larga no Canadá O grande princípio de direcção subjacente à banda larga no Canadá é que todos os canadianos devem ter acesso aos serviços da rede de banda larga de modo a poderem viver e - 56 - prosperar em qualquer região do país e beneficiar das melhores oportunidades, tanto no que diz respeito a educação e a saúde como também na parte cultural e económica. Para tirar o melhor partido das vantagens dos serviços de banda larga destinados as colectividades canadianas é necessário garantir que estas colectividades tenham acesso às redes e aos serviços de banda larga, mas também que estes servem com a melhor eficácia possível os objectivos económicos, sociais e culturais como também os seus objectivos no que diz respeito aos negócios públicos. Com o propósito de estimular a inovação e encorajar a utilização das redes e dos serviços de banda larga para atingir os objectivos nacionais, é necessário tomar as seguintes medidas: • Verificar que todos os canadianos tenham acesso aos serviços de banda larga a um preço aceitável, com a ajuda de sites de acesso público e oferta às colectividades, às pessoas de baixos rendimentos e às pessoas deficientes. • Verificar que os sites de acesso público possam servir a sua clientela, fornecendo o equipamento necessário, o acesso à Internet, o apoio técnico e a formação do pessoal. • Trabalhar com as partes interessadas e o sector privado para divulgar as vantagens da conectividade de banda larga e incrementar a utilização dos particulares, das colectividades, das empresas, das administrações públicas e dos estabelecimentos públicos. • Colaborar na criação das condições necessárias para formar, segurar e activar uma mão-de-obra, possuindo a formação e as competências necessárias para assegurar a competividade na economia em rede. • Estimular o desenvolvimento dos conteúdos e dos serviços, em particular para as aplicações no domínio da apreendizagem, da saúde, dos negócios públicos, da cultura, do lazer, do desenvolvimento do espírito comunitário e do comércio. • Estimular as empresas que trabalham no domínio das tecnologias da informação e das comunicações (TIC), especialmente as pequenas e médias empresas, a pôr em funcionamento novas aplicações de banda larga nos domínios da ciber-aprendizagem, da cibersaúde e dos cibernegócios. • Favorecer e despontar as tecnologias e as aplicações de banda larga, tanto que as ciências fundamentais tais como a microelectrónica e as comunicações sem fio, no quadro dos programas de desenvolvimento e das actividades de pesquisa do Estado relacionadas com as TIC. • Verificar se as políticas que têm como função assegurar um mercado equilibrado e eficaz para os produtores e os consumidores suportam adequadamente a evolução da economia e do ambiente dos serviços de banda larga de modo a que a protecção das pesquisas pessoais, da segurança, da protecção dos consumidores, da protecção contra os conteúdos ilegais e ofensivos, do direito de autor, do quadro legislativo que gere as transacções electrónicas, do sector das empresas de telecomunicações, do livre acesso aos fornecedores de conteúdos e de serviços sejam conseguidos. [16] - 57 - Parte IV – Legislação das telecomunicações 11. O NOVO PACOTE DE TELECOMUNICAÇÕES O Parlamento Europeu aceitou um acordo de negócio no pacote de telecomunicações da União Europeia. Este pacote visa modernizar o regulamento das comunicações electrónicas na Europa. A nova legislação inclui oito medidas. Essa nova legislação vai dinamizar o sector das telecomunicações e essas medidas são as seguintes: 1. A regulação como a competição tornam-se eficazes em mercados específicos; 2. Simplifica regras de entrada de mercado e estimula mais competição; 3. Fortalece o mercado interno através dos fortes mecanismos de coordenação a nível europeu; 4. Mantém as obrigações de serviço universal para evitar a exclusão da sociedade de informação e a criação de uma “divisão digital”; 5. Estabelece uma estrutura de política na Comunidade para a coordenação de políticas de aproximação no espectro de rádio, e estabelece uma estrutura legal a fim de assegurar condições harmonizadas no que diz respeito à disponibilidade e ao uso eficiente do espectro de rádio; 6. Fornece reguladores com os instrumentos para lidar com as mudanças do mercado e o desenvolvimento das tecnologias futuras, dentro de uma estrutura definida de objectivos e soluções; 7. Promove padrões europeus para a televisão digital interactiva; 8. Assegura-se de que os sistemas legais nacionais levem em conta as apelações em decisão feitas pelas autoridades de regulação nacional; Na presença de um projecto de lei relativo às comunicações electrónicas, os governos esperam retirar conhecimentos dos primeiros anos de abertura à concorrência do sector das telecomunicações, com o fim de facilitar o desenvolvimento das suas indústrias, de reforçar a sua competitividade, de consolidar o serviço público, e de oferecer aos cidadãos e às empresas uma vasta gama de serviços. Os pontos-chave do novo quadro regulamentar europeu são os seguintes: • Confirmação do objectivo de estabelecer uma concorrência efectiva sobre o conjunto do mercado das comunicações electrónicas; • Elaboração de um quadro regulamentar harmonizado para o conjunto das redes de comunicações electrónicas (audiovisual e telecomunicações), os conteúdos fornecidos sobre estas redes fica submetido a regimes distintos; - 58 - • Confirmação do papel chave das autoridades de regulação nacionais na sua implementação; • Aproximação dos princípios de regulação sectorial e dos direitos da concorrência; • Fortalecimento da coordenação das autoridades de regulação nacionais ao nível comunitário; • Fortalecimento do poder de parecer das autoridades de regulação nacionais, com uma contrapartida um “direito de veto” da Comissão Europeia sobre algumas das suas decisões; 11.1 Modificações relativas às redes e serviços de comunicações electrónicas 1. O regime jurídico das redes e dos serviços de comunicações electrónicas O projecto de lei modifica de maneira profunda o regime jurídico aplicável ao estabelecimento e a exploração das redes de comunicações electrónicas e ao fornecimento dos serviços de comunicações electrónicas com dois objectivos: simplificar as condições de adesão ao mercado e ter em conta a aproximação entre os sectores das telecomunicações e da comunicação audiovisual. • Simplificar as condições de adesão ao mercado • Harmonizar o regime jurídico das infra-estruturas audiovisuais e das telecomunicações 2. A regulação O desenvolvimento da concorrência e as transformações do mercado (aparecimento de novos serviços, como o acesso à Internet de banda larga, desenvolvimento da telefonia móvel, etc.) tornam necessária uma formulação dos mecanismos de regulação. • As novas modalidades de regulação • Aumento dos poderes e a efectividade das decisões da autoridade da regulação das telecomunicações 3. O serviço público das comunicações electrónicas e o serviço universal 4. A gestão das frequências radioeléctricas • Disposições gerais O projecto de lei reúne as disposições gerais relativas à gestão das frequências radioeléctricas no código dos postos de telecomunicações. • Frequências afectadas à autoridade de regulação das telecomunicações - 59 - Parte IV – Conclusões O investimento na inovação e a utilização das redes de banda larga é essencial para concretizar as vantagens económicas e sociais associadas aos serviços de banda larga. A necessidade em estimar as colectividades pouco susceptíveis de ter acesso aos serviços de banda larga pelas únicas forças do mercado e a recomendação de estratégias que consistem na acção centralizada de todas as partes interessadas para permitir às empresas e aos habitantes destas colectividades de participar na revolução dos serviços de banda larga e de tirar benefícios são funções muito importantes para o sucesso dos diversos projectos de telecomunicações a implementar. Não será suficiente desenvolver a tecnologia para tirar partido das possibilidades que advém da revolução dos serviços de banda larga. Será também necessário criar aplicações e conteúdos que permitam valorizar as possibilidades dos serviços de banda larga para melhorar a actuação do país nestes campos e noutros da vida nacional. Será também necessário criar um contexto próprio para estimular um investimento privado no desenvolvimento de redes e de serviços de banda larga e de conteúdos, tendo em atenção a protecção dos direitos e interesses dos consumidores e dos criadores de conteúdos. É recomendável que as administrações públicas asseguram a inspecção geral dos vários campos associados à elaboração de políticas, tendo uma incidência sobre os serviços de banda larga e que o governo examine as políticas e as regulamentações em vigor, para assegurar o encorajamento do investimento privado no desenvolvimento das redes e dos serviços de banda larga. A realização dos objectivos propostos assenta na formação de parcerias e de colaborações entre todas as partes interessadas – o governo, os governos civis regionais, as administrações municipais, o sector privado, os fornecedores de serviços de educação e de cuidados de saúde e também outros serviços públicos e as colectividades. Não será fácil de coordenar o contributo de todas as partes interessadas e de as incentivar a se concentrar nas metas a atingir, mas isso é uma condição essencial para permitir que todos beneficiam das vantagens dos serviços de banda larga. As tecnologias de rede, WirelessLAN 802.11b e Satélite que foram estudadas neste relatório caracterizam-se de fácil e rápida instalação. O ADSL trata-se de uma tecnologia que já depende dos recursos existentes no meio (condutores de cobre instalados pela operadora local) e a sua instalação torna-se um pouco morosa, e não rentável em zonas rurais de baixa densidade populacional. - 60 - Referências [1] - Communication Systems, John Wiley & SONS, INC, 1994 [2] - Referencial Comum do projecto Cyberal, Grupo de Banda Larga da Univ. de Aveiro, em 25 de Junho de 2003 [3] - TONIC,”Techno-Economics of IP Optimized Networks and Services” URL: http://www-nrc.nokia.com/tonic/ [4] - Relatório final da Disciplina de Redes com Integração de Serviços, 2002/03, António Rafael Paiva e Tiago Martins Duarte. [5] - Relatório final do projecto “Análise Tecno-económica de Redes Heterogéneas com Qualidade de Serviço”, Ricardo Cruz e Sérgio Martins em Julho de 2002. [6] - http://www.cisco.pt [8] - http://www.howstuffworks.com [9] - Whitepaper da Avaya “PoE technology for Converged Voide and Data”, de Março 2003 [10] - Whitepaper da ENTERASYS NetworksTM “Power over Ethernet”. [11] - http://www.poweroverethernet.com [12] - http://www.commsdesign.com/ [13] - Em apresentação de “Governo do principado de Astúrias”, em Maio de 2003 [14] - Route 66 Software Application [15] - “ Solution de desserte à haut débit des villages excentrés “ http://didier.quartierrural.org/implic/ran/ [16] - “Le nouveau rêve national: Réseautage du pays pour l'accès aux services à large bande” http://broadband.gc.ca/Broadband-document/report_f.asp [17] - “Measuring Economic Development Outcomes of Telecommunications Projects in Rural Communities” http://bcn.boulder.co.us/aerie/evaluation/impact.htm http://www.uoguelph.ca/~res/pacts/ http://broadband.gc.ca/resources_f.asp - 61 - Anexo Taxas de penetração consideradas Penetração considerada Percentagem (%) 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Semestres Início em 2003 Shopping List (Wi-Fi + Satélite) Electronics Electronics Electronics Electronics Civil_Works Rent Rent Civil_Works Electronics Electronics Electronics Electronics Electronics Descrição ANT_DIR_120º_12dBi ANT_OMNI_10dBi Bridge_Wireless_Orinoco Cabos_LMR_200_20ft Configuração_Instalação_Servers Divona-Sat_1024D/256 Divona-Sat_2048D/512U Instalação_Antenas_Wireless Install_SAT_DVB_MODEM Pára_Raios PoE_injector_1port_848611299 Router_CIS1721_LB Servidor_Web_Email 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5 3,75 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 5 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 - 62 - Shopping List (Wi-Fi + Satélite) (Continuação) Descrição Electronics ANT_DIR_120º_12dBi Electronics ANT_OMNI_10dBi Electronics Bridge_Wireless_Orinoco Electronics Cabos_LMR_200_20ft Civil_Works Configuração_Instalação_Servers Rent Divona-Sat_1024D/256 Rent Divona-Sat_2048D/512U Civil_Works Instalação_Antenas_Wireless Electronics Install_SAT_DVB_MODEM Electronics Pára_Raios Electronics PoE_injector_1port_848611299 Electronics Router_CIS1721_LB Electronics Servidor_Web_Email 4 4,25 4,5 4,75 5 5,25 5,5 5,75 5 5 5 5 5 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Shopping List (ADSL) Descrição Electronics DSLAM_100 1 1,25 1,5 1,75 1 Data Base (preços de componentes considerados) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ANT_DIR_120º_12dBi ANT_OMNI_10dBi Bridge_Wireless_Orinoco Cabos_LMR_200_20ft Configuração_Instalação_Servers Divona-Sat_1024D/256 Divona-Sat_2048D/512U Instalação_Antenas_Wireless Install_SAT_DVB_MODEM Pára_Raios PoE_injector_1port_848611299 Router_CIS1721_LB Servidor_Web_Email Electronics Electronics Electronics Electronics Civil_Works Rent Rent Civil_Works Electronics Electronics Electronics Electronics Electronics 295 345 595 85 400 1533 1677 200 2528 150 169 1000 500 Dados demográficos de entrada no Lot Localidades Leyme Salviac Martel Gramat Montecuq Sycala Habitantes 171 342 467 1127 402 421 - 63 - Área da Região (Km2) 5,72 29,89 34,93 57,18 32,38 41,38 Dados de demográficos de entrada das Astúrias Astúrias Habitantes Vivendas Superfície (Km2) Densidade (Hab/Km2) Navelgas 550 180 21,69 25,3 Pousada de Rengos 335 107 8,93 37,5 Berducedo 209 59 26,63 7,84 Astúrias Habitantes Vivendas Superfície (Km2) Densidade (Hab/Km2) Villar de Vildas 126 39 35,54 3,54 Asiego 468 158 19,95 23,4 Porrúa 381 136 8,7 43,7 Astúrias Habitantes Vivendas Superfície (Km2) Densidade (Hab/Km2) Cuñaba 56 19 16,15 3,46 Busto 1209 368 28,97 41,7 Argüero 527 186 12,4 42,5 - 64 - Atenas da CISCO - 65 - Antenas da MAXRAD Omidireccionais Painel Sectorial Yagi - 66 - IDENTIFICAÇÃO DO ORGANISMO Questionário sobre o Organismo Nome: Actividade: Localidade: País ou parque: Efectivos: Volume de negócios anual: Produtos matéria-prima Transformados NOMENCLATURA DAS ACTIVIDADES (CODÍGO NAC) Integrado de valor Distribuídos Retalhista Serviços públicos / privados: -- Banca -- Saúde -- Educação e cultura -- Transportes -- Segurança (Polícia, Bombeiros, etc.) -- Administração pública: -- Fiscal -- Judicial -- Território -- Registo e notarial -- Comércio -- Turismo / lazer / lúdico -- Informação e comunicação MEIOS HUMANOS -- Electricidade / gás / água Número Nível operário Nível empregado Nível quadro - 67 - Taxas de utilização TIC (%) MEIOS INFORMÁTICOS Questionário sobre o Organismo (continuação) Número de postos informáticos -- Número de computadores: -- Número de computadores conectados à Internet: Os vossos postos informáticos então em rede? sim / não Tendes equipamento de videoconferência, web cam, máquina fotográfica digital, outra? sim / não Especifique: SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES Tipo de linha dedicada ao acesso à Internet ou à transferência de dados? Especifique (RTC, Numéris, ligação alugada, outra...): É possuidor de uma subscrição Internet? Indique o nome do fornecedor do acesso: Qual a natureza do sua subscrição Internet? - Número de horas de conexão por mês: - Tarifa mensal (em Euro): - A subscrição engloba a conexão e as comunicações? - 68 - sim / não Questionário sobre o Organismo (continuação) Utiliza uma Intranet para o correio electrónico? sim / não Utiliza uma Intranet para a troca de ficheiros? sim / não Que tipos de ficheiros (texto, base de dados, imagem)? UTILIZAÇÕES Que volume médio (> 1 Mbyte)? Utiliza a teleformação no interior do organismo? sim / não Utiliza a teleconferência no interior do organismo? sim / não Possui um site Intranet? sim / não Elabora CDROM (arquivos, demos, catálogos, etc.)? sim / não Utiliza uma Extranet nas suas relações com: -- Os comerciantes? sim / não -- As outras unidades de produção? sim / não -- Outros (especifique)? sim / não Pesquisas sobre a web: -- Download de ficheiros de grande capacidade? sim / não -- Download vídeo? sim / não -- Download audio? sim / não -- Responder aos pedidos de oferta? sim / não -- Fazer compras? sim / não Trocas de ficheiros com os vossos clientes (envio de CDROM)? sim / não Trocas de ficheiros com os vossos fornecedores? sim / não Possui um site Internet? sim / não Se sim, indique o endereço: Se o organismo possui no seu site web: -- Informações simples, encomendas? -- Vendas via o site? Teleconferência com: -- os vossos clientes? sim / não sim / não sim / não -- os vossos fornecedores? sim / não Qual o impacto que espera da banda larga sobre as vossas utilizações? INFRAESTRUTURAS / INSTALAÇÕES Tipo de localização geográfica -- Parque industrial? sim / não -- Zona urbana? sim / não -- Zona rural? sim / não Superfície ocupada pelo organismo (m2): Superfície coberta pelas telecomunicações (m2): Existência de estrutura cablada? sim / não Tipo de edifícios existentes: -- Nº de edifícios: -- Nº de pisos: Tipo de estruturas e muros dos edifícios: -- No interior: -- No exterior: - 69 - metálica / betão metálica / betão Questionário sobre o Organismo (continuação) Como vê a evolução das trocas de informação no seu organismo para os próximos anos? Para cada aplicação, indique: + para aumento; = para estabilidade; - para diminuição Em 1 ano Voz: Em 3 anos Telefone fixo Telefone móvel Trocas administrativas e contabilísticas Dados: Encomendas, ordens, facturas Serviços www Imagens: Foto Vídeo Imagine que o seu organismo dispõe de equipamentos apropriados. Para as seguintes actividades como utilizaria as tecnologias da comunicação e da informação? Nada Pouco Muito Formação Manutenção, SAV Marketing + Commissioning Círculos de trocas (trabalhos de exportação, vigília, inspecção) Outros (especifique) Comentários, sugestões: Formulário da Matriz Económica da Metodologia de Avaliação de Resultados MATRIZ DE AVALIAÇÃO: METODOLOGIA PARA AVALIAR O DESENVOLVIMENTO ECONÓMICO E OS RESULTADOS DO PROGRESSO DA COMUNIDADE AVALIAÇÃO DO PROJECTO RURAL DE TELECOMUNICAÇÕES METAS: demonstrar, usando um número de comunidades como casos, que as tecnologias de telecomunicações podem servir como a base para o acesso da informação e da educação que conduz ao progresso da comunidade e ao desenvolvimento económico. CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO: impacto no desenvolvimento económico da comunidade; inovação; replicabilidade; praticabilidade; grau de partida; capacidade de administração; poder de compra da comunidade/sociedades; sustentabilidade; desempenho decorrido. - 70 - Formulário da Matriz Económica da Metodologia de Avaliação de Resultados (Continuação) METAS DO PROJECTO: INFORMAÇÃO DE LINHA DE BASE: 1º ANO 2003 VARIÁVEIS 1. INFRA-ESTRUTURA DAS TELECOMUNICAÇÕES 2. METAS DO PROJECTO E OBJECTIVOS 3. PROJECTOS IMPLEMENTADOS 4. APOIO DA COMUNIDADE 5. CAPACIDADE DA EQUIPA DE TRABALHO DO PROJECTO 6. RECURSOS FINANCEIROS CONCEDIDOS RESULTADOS ECONÓMICOS DE DESENVOLVIMENTO: 7. RECURSOS DE ÍNDICE ELEVADO DE CAPITAL EMPRESTADO 7a. DINHEIRO DA COMUNIDADE EUROPEIA 7b. DINHEIRO ESTATAL 7c. DINHEIRO LOCAL 7d. DINHEIRO PRIVADO 7e. DINHEIRO TOTAL 7f. EM ESPÉCIE PÚBLICO 7g. EM ESPÉCIE PRIVADO 7h. EM ESPÉCIE TOTAL 8. VALOR TOTAL DO PROJECTO 9. % RELAÇÃO DOS RECURSOS FINANCEIROS DE CONCESSÃO COM O DINHEIRO DE PARTIDA 10. % RELAÇÃO DOS RECURSOS FINANCEIROS DE CONCESSÃO COM O DINHEIRO&EM ESPÉCIE 11. CRIAÇÃO DE EMPREGO 11a. EMPREGOS DE FULLTIME 11b. EMPREGOS DE PART-TIME 11c. ESTIMATIVA DE SALÁRIO MÉDIO 12. RELAÇÃO DOS RECURSOS FINANCEIROS DE CONCESSÃO COM A CRIAÇÃO DE EMPREGO 13. FORMAÇÃO DE NOVOS NEGÓCIOS 14. RECOLOCAÇÃO DE NEGÓCIOS - 71 - 2º ANO 2004 3º ANO 2005 4º ANO 2006 OPCIONAL Formulário da Matriz Económica da Metodologia de Avaliação de Resultados (continuação) RESULTADOS DO PROGRESSO DA COMUNIDADE: 15. BENEFÍCIOS PÚBLICOS 15a. POPULAÇÕES SERVIDAS 15b. # DE PESSOAS SERVIDAS 16. (COMO) O PROJECTO AUMENTA A COMUNIDADE LOCAL DE NEGÓCIOS? 17. (COMO) O PROJECTO AUMENTA A GOVERNAÇÃO LOCAL/REGIONAL? 18. (COMO) O PROJECTO AUMENTA A CAPACIDADE DA COMUNIDADE? CAPACIDADE DE PROJECTOS 19. QUAIS AS CARACTERÍSTICAS INOVADORAS DO PROJECTO? 20. QUE CARACTERÍSTICAS DO PROJECTO SÃO REPLICÁVEIS A OUTRAS COMUNIDADES? 21. QUAL É O PLANO DE SUSTENTABILIDADE PARA O PROJECTO? 22. QUE FACTORES FACILITARAM A IMPLEMENTAÇÃO BEM SUCEDIDA DO PROJECTO? 23. QUE FACTORES IMPEDIRAM OU LIMITARAM O ÊXITO DO PROJECTO? 24. (COMO) SÃO SUPERADAS AS BARREIRAS AO ÊXITO? 25. QUAIS OS ACONTECIMENTOS EXTERNOS COM INFLUÊNCIA POSITIVA NO PROJECTO? 26. QUAIS OS ACONTECIMENTOS EXTERNOS COM INFLUÊNCIA NEGATIVA NO PROJECTO? 27. OUTRAS INFORMAÇÕES - 72 -