TECNOLOGIA LONGA DISTANCIA SEM FIO WIMAX
Eules Alves Teixeira
Lincown Dhiego Nathiell Bernardino
Rômulo Rodrigues de Assis
ORIENTADOR: RICARDO CAMELO, M. Sc.
BRASÍLIA-DF
2012
EULES ALVES TEIXEIRA
LINCOWN DHIEGO NATHIELL BERNARDINO
RÔMULO RODRIGUES DE ASSIS
TECNOLOGIA LONGA DISTANCIA SEM FIO WIMAX
ORIENTADOR: RICARDO CAMELO, M. Sc.
Trabalho de conclusão de curso
apresentado ao Centro Universitário do
Planalto (Uniplan) como requisito para a
obtenção da aprovação do curso superior
de redes de computadores, sob orientação
do Professor Ricardo Camelo.
BRASILIA – DF
2012
DEDICATÓRIA
Eules Alves Teixeira
Dedico este trabalho aos meus familiares, amigos e todos aqueles que me
deram forças durante toda essa jornada.
Lincown Dhiego Nathiell Bernardino
Dedico este TCC a minha querida e amada namorada, Juliana Martins pelo
amor, carinho, apoio, paciência e incentivo e também ao meu filho Lucas Dhiego que
mesmo sem saber o que se passava me trazia muita alegria com um simples sorriso
e aquele abraço maravilhoso de filho.
Dedico também a minha mãe Claudete e ao meu pai Paulo, meus irmãos
Bhrayan, Erick e a todos que estiveram nos momentos difíceis me apoiando e dando
força.
Rômulo Rodrigues de Assis
Dedico esse trabalho a meus pais e a minha namorada, que me deram todo
apoio que sempre me incentivaram a estudar me dando toda assistência e força e
nas horas difíceis estiveram sempre ao meu lado.
AGRADECIMENTOS
Eules Alves Teixeira
Agradeço os professores, coordenadores, amigos, parentes, minha namorada
Benedita e especialmente a meu amigo Jeann Wilson pelo incentivo e a força para
que possa ter chegado ate aqui.
Lincown Dhiego Nathiell Bernardino
Agradeço primeiramente a Deus por me dar forças e sabedoria e por esta a
frente de toda esta fase.
Agradeço a meus Pais Claudete e Paulo por estarem sempre preocupados e
me dando apoio e incentivando a seguir em frente.
Agradeço ao meu filho Lucas Dhiego de 5 anos, que me deu muita força e
coragem para seguir com mais esta etapa da minha vida, pois era ele que quase
todos os dias me aguardando chegar em casa tarde da noite.
Agradeço a meu sogro Roberto e minha sogra Luzmarina pela força.
Agradeço a minha linda e querida namorada Juliana por me apoiar e
incentivar como ninguém a seguir em frente nos momentos mais difíceis.
Agradeço ao meu orientador Camelo pela dedicação na correção do TCC e
na atenção no desenvolvimento do mesmo e a todos que me ajudaram mesmo que
com boas intenções na elaboração teste TCC.
Rômulo Rodrigues de Assis
Agradeço minha Família por eu esta aqui hoje me formando, é com grande
alegria que eu termino esse curso, e especialmente agradeço minha companheira
por estar ao meu lado em todos os momentos da minha vida, e por estar ao meu
lado todos os dias me dando forca. Agradeço também aos meus amigos Eules e
Lincown por me incentivar todas as vezes que eu estava desanimado.
RESUMO
A utilização das redes de computadores torna-se cada vez mais necessária na
atualidade. Há diversas maneiras de realizar uma interligação entre computadores,
sendo uma delas, por meio de rede sem fio. Com o objetivo de utilizar uma
tecnologia de interligação de dois ou mais pontos, este trabalho descreve um tipo de
tecnologia de rede sem fio, chamada WiMAX – o primeiro padrão oficial para redes
wireless de longa distância -, a qual visa atender ambientes onde é impossível
utilizar-se de rede física ou como uma forma de baixar os custos de infraestrutura de
rede. O WiMAX se baseia na tecnologia IEEE 802.16 buscando oferecer
conectividade fixa, nômade, portável e eventualmente móvel sem a necessidade de
visada direta com uma estação base. Num cenário típico, a distâncias de 3 a 10
quilômetros, um produto com certificado WiMAX deve ter uma capacidade de 40
Mbps por canal, possibilitando milhares conexões a velocidade de DSL. WiMAX é
uma tecnologia emergente que possui diversas vantagens: tem a capacidade de
atender grandes áreas geográficas sem as limitações de distância do DSL ou o alto
custo de instalação de infraestrutura de cabos, com menor custo de manutenção,
grande facilidade e rapidez de instalação da rede, além de atingir regiões nas quais
não existe infraestrutura de banda larga com fio, cobre uma área considerável, como
áreas rurais. Este TCC foi escrito visando aumentar nossos conhecimentos na área
de redes sem fio. Com o uso da rede WiMAX, observa-se uma diferença nos
padrões 802.11 e 802.16, na qualidade do serviço oferecido, na segurança do envio
dos pacotes e na velocidade de transmissão. Nos três processos o padrão 802.16 foi
superior ao seu sucessor 802.11.
Palavras-Chaves: Redes Sem Fio, WiMAX.
ABSTRACT
The use of computer networks becomes increasingly necessary nowadays. There
are several ways to realize an interconnection between computers, one of which, via
the wireless network. With the goal of using technology for interconnection of two or
more points, this paper describes a type of wireless network technology called
WiMAX - the first official standard for long-distance wireless networks - which aims to
meet environments where it is impossible utilize physical network or as a way to
lower the cost of network infrastructure. The WiMAX technology based on IEEE
802.16 connectivity seeking to offer fixed, nomadic, portable and eventually mobile
without the need of-sight with a base station. In a typical scenario, at distances of 310 km, a product with certified WiMAX must have a capacity of 40 Mbps per channel,
enabling thousands of DSL connections speed. WiMAX is an emerging technology
that has several advantages: it has the ability to serve large geographic areas without
the distance limitations of DSL or high cost of installation of cable infrastructure, with
lower maintenance cost, ease and speed of installation network, besides reaching
regions where no infrastructure of wired broadband covers a considerable area, such
as rural areas. This CBT was written with the aim of increasing our knowledge in the
area of wireless networks. Using the WiMAX network, there is a difference in
standards 802.11 and 802.16, the quality of service, security and sending the
packets in transmission speed. In the three cases the 802.16 standard was superior
to his successor 802.11.
Key words: Wireless Networks, WiMAX.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Parte da pilha de protocolos do 802.11..................................................... 16
Figura 2 - Torre de transmissão WiMAX ................................................................... 21
Figura 3 - Antena WiMAX .......................................................................................... 21
Figura 4 - Funcionamento da conexão WiMAX ......................................................... 22
Figura 5 - Componentes de uma rede 802.16 ........................................................... 23
Figura 6 - Arquitetura do padrão IEEE 802.16 .......................................................... 23
Figura 7 - A pilha de protocolos do 802.16 ................................................................ 24
Figura 8- O ambiente de transmissão do 802.16 ...................................................... 25
Figura 9 - Quadros e slots de tempo para duplexação por divisão de tempo ........... 26
Figura 10 - WiMAX hoje e no futuro .......................................................................... 31
Figura 11 - Valores disponibilizados no site da Oi no dia 01 de dezembro de 2012. 35
Figura 12 - Valores disponibilizados no site da GVT no dia 01 de dezembro de 2012.
.................................................................................................................................. 35
Figura 13 - Unidades da Uniplan no DF .................................................................... 36
Figura 14 - Caminho direto entre os Campus da Uniplan DF .................................... 37
Figura 15 - Perfil de elevação do Campus da Uniplan Águas Claras ........................ 38
Figura 16 - Perfil de elevação do Campus da Uniplan Asa Sul ................................. 38
Figura 17 - Tela de Informações do Software utilizado para distâncias e elevações 39
Figura 18 - Antena adotada no estudo para interligação das Unidades .................... 41
Figura 19 - Antena autoportante para telecomunicações .......................................... 43
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Comparação dos padrões 802.11, 802.11a, 802.11b e 802.11g ............. 19
Tabela 2 - Comparação entre IEEE 802.11 e IEEE 802.16 ...................................... 29
Tabela 3 - Frequências Wimax no Brasil ................................................................... 40
Tabela 4 – Especificações técnicas da antena adotada............................................ 42
LISTA DE ABREVIATURAS
AP - Access Point
BB - Base Station
BSA - Basic Service Area
BSS - Basic Service Set
CCK - Complementary Code Keying
CDMA - Code Division Multiple Access
CPE - Customer Premises Equipment
DSSS - Direct sequence spread spectrum
ERBs - Estação Rádio Base
FDD - Frequency Division Dup
FHSS - Frequency hopping spread spectrum
HR-DSSS – High Rate Direct Sequence Spread Spectrum
IEEE - Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos
ISM - Industrial, Scientific and Medical
LAN - Local Area Network
LLC - Logical Link Control
MAC - Medium Access Control
LOS - Alcance com Linha de Visada (Line Of Sight)
NLOS - Alcance sem Linha de Visada (Non Line Of Sight)
OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing
QAM-64 - Quadrature Amplitude Modulation
QPSK - Quadrature Phase Shift Keying
SS - Subscriber Station
TDD - Time Division Duplexing
Wi-Fi - Wireless Fidelity
WiMAX - Worldwide Interoperability for Microwave Access
SUMÁRIO
1.
2.
Introdução .......................................................................................................... 12
1.1.
Objetivo Geral: ............................................................................................ 12
1.2.
Objetivos Específicos: ................................................................................. 13
1.3.
Justificativas ................................................................................................ 13
1.4.
Estruturas do trabalho ................................................................................. 13
Revisão de literatura .......................................................................................... 15
2.1.
Redes Wireless ........................................................................................... 15
2.2.
Padrão IEEE 802.11 ................................................................................... 15
2.2.1. Arquitetura do padrão IEEE 802.11 ....................................................... 15
2.2.2. Pilha de protocolos do padrão IEEE 802.11 .......................................... 16
2.2.3. Camada Física IEEE 802.11 ................................................................. 17
2.2.4. Camada Física original 802.11 .............................................................. 17
2.2.4.1. DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum .................................... 17
2.2.4.2. FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum ............................... 18
2.2.4.3. Infrared (Infravermelho)................................................................... 18
2.3.
Padrão IEEE 802.11a ................................................................................. 18
2.4.
Padrão IEEE 802.11b ................................................................................. 19
2.5.
Padrão IEEE 802.11g ................................................................................. 19
2.6.
Comparações entre os padrões IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b e 802.11g ..
.................................................................................................................... 19
2.7.
Redes WiMAX ............................................................................................. 20
2.7.1. Padrão IEEE 802.16 .............................................................................. 22
2.7.2. Arquitetura IEEE 802.16 ........................................................................ 23
2.7.3. Pilha de protocolos do padrão IEEE 802.16 .......................................... 24
2.7.4. Camada Física do IEEE 802.16............................................................. 25
2.7.5. O protocolo da subcamada MAC do padrão IEEE 802.16..................... 27
2.7.6. Padrão 802.16a ..................................................................................... 28
2.7.7. Padrão 802.16d ..................................................................................... 28
2.7.8. Padrão 802.16e ..................................................................................... 29
2.8.
Comparação entre IEEE 802.11 e 802.16 .................................................. 29
2.9.
3.
4.
Aplicação WiMAX........................................................................................ 30
Metodologia........................................................................................................ 32
3.1.
Classificações do trabalho .......................................................................... 32
3.2.
Planos de Pesquisa .................................................................................... 33
Discussões e Resultados ................................................................................... 34
4.1.
Questionário aplicado ................................................................................. 34
4.2.
Desenvolvimento da pesquisa .................................................................... 34
4.3.
Comparativo de custos ............................................................................... 43
5.
Conclusão .......................................................................................................... 45
6.
Referencias bibliográficas .................................................................................. 46
7.
Anexos ............................................................................................................... 48
12
1.
INTRODUÇÃO
O WiMAX é o primeiro padrão oficial para redes wireless de longa distância,
aprovado em Dezembro de 2001. Naturalmente, antes do padrão IEEE 802.16 já
existiam vários projetos de redes sem fio de longa distância, a maioria utilizando
transmissores e antenas de alta potência. Mesmo assim, as distâncias não superam
a marca de alguns poucos quilômetros, fazendo com que fossem necessários vários
repetidores pelo caminho para atingir distâncias mais longas.
A partir de certo limite, a única opção eram as caras transmissões via satélite.
O IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos) 802.16 visa resolver este
problema. Ao contrário do 802.11b o padrão utiliza um espectro variável, utilizando
as faixas de frequência entre 10 e 60 GHz, com um padrão alternativo que utiliza
frequências entre 2 e 11 GHz. Isto permite atingir altas taxas de transferência a
distâncias de vários quilômetros.
O WiMAX se baseia na tecnologia IEEE 802.16 buscando oferecer
conectividade fixa, nômade, portável e eventualmente móvel sem a necessidade de
visada direta com uma estação base. Num cenário típico, a distâncias de 3 a 10
quilômetros, um produto com certificado WiMAX deve ter uma capacidade de 40
Mbps por canal, possibilitando milhares conexões a velocidade de DSL.
WiMAX é uma tecnologia emergente que possui diversas vantagens: tem a
capacidade de atender grandes áreas geográficas sem as limitações de distância do
DSL ou o alto custo de instalação de infraestrutura de cabos, com menor custo de
manutenção, grande facilidade e rapidez de instalação da rede, além de atingir
regiões nas quais não existe infraestrutura de banda larga com fio, cobre uma área
considerável, como áreas rurais.
1.1.
Objetivo Geral:
Fazer o estudo comparativo dos padrões 802.11 e 802.16, mostrando as
características de cada um e as vantagens que a Tecnologia de rede sem fio WiMAX
trás para facilitar a vida das pessoas que moram em zonas rurais afastadas do
centro das cidades.
13
1.2.
Objetivos Específicos:
Analisar o protocolo 802.11 diante das suas camadas e arquitetura;
Analisar os padrões 802.11a, 802.11b e 802.11g mostrando suas diferenças;
Estudar o protocolo 802.16 mostrando suas camadas e um pouco de sua
arquitetura;
Analisar os padrões 802.16a, 802.16d e 802.16e mostrando as vantagens de
cada um;
Fazer comparações dos dois protocolos, 802.11 e 802.16;
Mostrar aplicações da rede WiMAX no Brasil e no mundo;
1.3.
Justificativas
O interesse pelo tema baseia-se na sua atualidade e na possibilidade de
afetar o cotidiano das pessoas, que possuem acesso a Internet rompendo as
fronteiras territoriais e culturais, não limitando o acesso a países subdesenvolvidos
ou cidades distantes de grandes metrópoles, alem de trazer novas oportunidades de
trabalho na área tecnológica.
O tema WiMax representa a capacidade de conectar grandes áreas
geográficas sem a necessidade de investimentos em infraestrutura de alto custo,
mobilidade e acesso a banda larga para um grande numero de usuários, alem de
apresentar
promessas
para
permitir
a
inclusão
digital
em
todo
mundo,
principalmente nos países e nas áreas subdesenvolvidas.
1.4.
Estruturas do trabalho
O texto está organizado em capítulos da seguinte maneira:
No Capítulo 2 será apresentado o padrão da arquitetura IEEE 802.11,
pilhas de protocolos, camada física e física original e também padrão da
arquitetura IEEE 802.11a, b e g e comparações entre essas arquiteturas.
14
Neste capítulo será apresentado o padrão da arquitetura IEEE 802.16, pilhas
de protocolos, camada física e protocolo da subcamada MAC e padrão da
arquitetura 802.16a, d e “e”.
Será realizada uma comparação entre o padrão da arquitetura IEEE 802.11 e
802.16 e aplicação da tecnologia WIMAX em Agências bancárias, em capitais
Brasileiras e o uso de WIMAX em carros nos Estados Unidos.
No capítulo 3 será apresentada a metodologia utilizada para a realização do
trabalho, tipos de procedimentos e plano de pesquisa.
No capítulo 4 serão apresentados os resultados das discussões realizadas
para a elaboração do trabalho, demonstrando as vantagens de utilização da
tecnologia de WIMAX para interligação de redes de longa distância.
No capítulo 5 serão apresentadas as conclusões do trabalho.
15
2.
2.1.
REVISÃO DE LITERATURA
Redes Wireless
A palavra wireless vem do inglês wire (cabo ou fio) e less (sem), portanto sem
fio. As redes sem fio estão cada vez mais populares. Muitos prédios comerciais,
aeroportos, faculdades e outros lugares públicos estão sendo equipados com essa
tecnologia. As redes sem fio podem ser operadas em uma de duas configurações,
ou com uma estação base ou sem a estação base.
A única diferença entre uma rede com fio e uma rede sem fio é que a rede
sem fio transmite os dados por ondas de rádio e já a com fio transmite as mesmas
informações através do cabo. A rede wireless é baseada no padrão IEEE 802.11.
São nesse padrão que é estabelecida as normas para criação e uso do mesmo.
2.2.
Padrão IEEE 802.11
Este padrão teve início em 1990 com um projeto para desenvolver
especificações detalhadas de controle de acesso ao meio MAC (Medium Access
Control) e especificações da camada física para rede wireless dentro de uma LAN
(Local Area Network).
Existem vários padrões 802.11 para redes sem fio onde serão citados apenas
os mais utilizados.
2.2.1. Arquitetura do padrão IEEE 802.11
A arquitetura é baseada na divisão da área coberta pela rede sem fio em
células. Essas células são denominadas BSA (Basic Service Area). É pelas
características do ambiente e pela potência dos transmissores que é definido o
tamanho da BSA.
Já dentro da BSA temos um BSS (Basic Service Set), que representa um
conjunto de estações executando o mesmo protocolo MAC dentro de uma mesma
rede sem fio. O BSS pode ser isolado ou pode ser conectado a um sistema de
distribuição através de um ponto de acesso (AP – Access Point). O ponto de acesso
16
funciona como uma ponte, fornecendo o acesso ao sistema de distribuição através
da rede wireless para estações associadas. O sistema de distribuição pode ser um
switch, uma rede com fio ou uma rede sem fio.
2.2.2. Pilha de protocolos do padrão IEEE 802.11
A estrutura de protocolos usados pelas variantes 802 tem certas propriedades
equivalentes. A camada de enlace na pilha de protocolo do 802.11 se divide em
duas ou mais subcamadas, já a camada física representa muito bem a camada
física do modelo OSI. A subcamada MAC controla a transmissão de dados e
determina como o canal é alocado. Acima da subcamada MAC, temos a subcamada
LLC (Logical Link Control – Controle de enlace lógico), que torna as variações dos
802 indistinguíveis no que se diz respeito à camada de rede (Tanenbaum, 2003). A
figura 1 a seguir apresenta um pedaço da pilha de protocolos do padrão 802.11.
Figura 1 - Parte da pilha de protocolos do 802.11
São três técnicas de transmissão permitidas na camada física pelo padrão
802.11. Duas delas são métodos que funcionam por ondas de rádio e a outra é o
método do infravermelho, parecido com a tecnologia de controles remotos das
televisões. Os métodos que empregam rádio são de alcance limitado e utilizam as
técnicas FHSS e DSSS que serão especificadas na camada física desse padrão.
Ambas utilizam a banda ISM de 2.4 GHz que não exige licenciamento (Tanenbaum,
2003). Os controles remotos de portões de garagem também utilizam essa mesma
banda e seu notebook pode concorrer com tal dispositivo. Para evitar muitos
17
conflitos, essas técnicas operam em baixa frequência a uma transmissão de 1 ou 2
Mbps.
A partir de 1999 foram apresentadas duas técnicas novas para alcançar maior
largura de banda chamadas de OFDM e HR-DSSS. A técnica OFDM opera em até
54 Mbps e a HR-DSSS em até 11 Mbps (Tanenbaum, 2003).
2.2.3. Camada Física IEEE 802.11
A camada física para IEEE 802.11 foi definida em quatro estágios; a primeira
parte foi definida em 1997, duas partes adicionais em 1999 e a mais recente em
2002. A primeira parte, chamada simplesmente de IEEE 802.11, inclui a camada
MAC e três especificações da camada física, duas na banda 2,4 GHz e uma no
infravermelho, todas operando em 1 e 2 Mbps. A opção de infravermelho usa
transmissão difusa a 0,85 ou 0,95 mícrons. O IEEE 802.11a opera na banda de 5
GHz com taxa de transferência de dados até 54 Mbps. IEEE 802.11b opera na
banda de 2,4 GHz em 5,5 e 11 Mbps. Já o IEEE 802.11g estende a IEEE 802.11b a
taxas mais elevadas (Stallings, 2004).
2.2.4. Camada Física original 802.11
Três meios físicos são definidos no padrão original 802.11:
Direct-sequence spread spectrum (DSSS) opera na banda de
2,4 GHz, com uma taxa de transferência de dados de 1 Mbps e 2
Mbps;
Frequency-hopping spread spectrum (FHSS) opera na banda de
2,4 GHz, com uma taxa de transferência de dados de 1 Mbps e 2
Mbps;
Infravermelho de 1 Mbps e 2 Mbps opera com um comprimento
de onda entre 850 e 950 nm.
2.2.4.1.
DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum
Até sete canais, cada um com uma taxa de transferência de 1Mbps ou 2Mbps
pode ser usado no sistema DSSS. O número de canais disponíveis depende da
18
largura de banda alocada pelas agências reguladoras nacionais. O esquema usado
tem algumas similaridades com o sistema CDMA utilizadas nos celulares. Cada bit é
transmitido em 11 intervalos curtos denominados chips. Usa a modulação de
deslocamento de fase em 1 Mbaud, transmitindo 1 bit por baud quando opera em 1
Mbps e transmite 2 bits por baud quando opera em 2 Mbps (Stallings, 2004).
2.2.4.2.
FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum
Utiliza 79 canais de 1 MHz de largura cada um, na banda ISM. A sequencia
da frequência dos saltos é produzida por um gerador de números pseudo-aleatórios.
Todas as estações mantêm-se sincronizadas. A quantidade de tempo gasto em
cada frequência, o tempo de permanência, é um parâmetro ajustável, mas deve ser
menor que 400 ms. A randomização do FHSS também fornece um pouco de
segurança, pois uma pessoa não autorizada não poderá espionar as transmissões
sem conhecer a sequencia de saltos ou o tempo de parada. O FHSS não tem
problemas com interferência de rádio, o que o torna popular para enlaces entre
edifícios. A baixa largura de banda é sua principal desvantagem (Stallings, 2004).
2.2.4.3.
Infrared (Infravermelho)
O infravermelho utiliza transmissão difusa a 0,85 ou 0,95 mícron. Duas
velocidades são permitidas: 1 Mbps e 2 Mbps. Por ser uma conexão muito limitada,
pois não atravessam paredes e a largura de banda é muita baixa, não se tornou uma
conexão muito popular (Stallings, 2004).
2.3.
Padrão IEEE 802.11a
O padrão IEEE 802.11a utiliza uma faixa de frequência de 5 GHz. Essa
frequência é mais limpa, pois não existe interferência com outras arquiteturas de
rede como, por exemplo, o Bluetooth, nem com aparelhos de micro-ondas, que por
consequência
poderia
acarretar
na
perda
significativa
na
velocidade
de
transferência. Esse padrão utiliza a modulação OFDM (Orthogonal Frequency
Division Multiplexing) e pode chegar a uma taxa de transmissão de até 54Mbps
OFDM, também chamado de modulação multi-portadora, usa múltiplos sinais em
19
diferentes frequências, enviando os bits em cada canal. É similar ao FDM, entretanto
todos os subcanais são dedicados a uma única origem de dados (Stallings, 2004).
2.4.
Padrão IEEE 802.11b
O padrão IEEE 802.11b utiliza o esquema de espalhamento espectral por
sequencia DSSS e trabalha em uma frequência de 2,4 GHz e pode chegar a uma
taxa de transmissão de 5,5 e 11 Mbps, dependendo das condições do ambiente em
que as ondas estão se propagando. Para conseguir uma largura de banda de 5,5 e
11 Mbps o padrão IEEE 802.11b utiliza uma técnica chamada CCK (Complementary
Code Keying) (Stallings, 2004). Foi o primeiro padrão a ser utilizado em grande
escala e o padrão que permitiu que placas de diferentes fabricantes tornassem
compatíveis e os preços caíssem. Uma das principais desvantagens desse padrão é
de utilizar a mesma frequência de aparelhos celulares, micro-ondas e bluetooth,
podendo apresentar interferências na transmissão e na recepção de dados.
2.5.
Padrão IEEE 802.11g
O padrão IEEE 802.11g é uma extensão mais rápida do IEEE 802.11b, mas
utiliza a mesma frequência de transmissão de 2,4 GHz. Este padrão utiliza uma
variedade de técnicas de codificação das camadas físicas usadas no padrão
802.11a e 802.11b para fornecer o serviço. A velocidade de transmissão no IEEE
802.11g é de 54 Mbps. Caso seja colocada uma placa do IEEE 802.11b na rede
junto com o padrão IEEE 802.11g o mesmo trabalhará em 11 Mbps, que é a
velocidade que os dois padrões suportam (Stallings, 2004).
2.6.
Comparações entre os padrões IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b e 802.11g
A tabela abaixo resume as quatro especificações da família dos padrões
802.11 aprovados.
Tabela 1 - Comparação dos padrões 802.11, 802.11a, 802.11b e 802.11g
IEEE 802.11
Homologação
Aplicação
Taxa Máxima de
Julho de 1997
Rede sem fio de
dados
2 Mbps
IEEE 802.11a
Setembro de
1999
Acesso banda
larga (LAN)
54 Mbps
IEEE 802.11b
IEEE 802.11g
Setembro de 1999
Junho de 2003
Rede sem fio de
dados
11 Mbps
Acesso banda
larga (LAN)
54 Mbps
20
Transmissão
Alcance
Taxas de
Fallback
Número de
canais
Frequência
Modulação
Compatibilidade
2.7.
100m
50m
48 Mbps
36 Mbps
24 Mbps
18 Mbps
12 Mbps
9 Mbps
6 Mbps
100m
79 (FHSS)
3 ou 6 (DSSS)
12
3
3
2,4 GHz
FHSS ou DSSS
802.11
(somente)
5 GHz
OFDM
802.11a
(somente)
2,4 GHz
DSSS
2,4 GHz
OFDM ou DSSS
802.11g
802.11b
1Mbps
5,5 Mbps
2 Mbps
1 Mbps
100m
48 Mbps
36 Mbps
24 Mbps
18 Mbps
12 Mbps
9 Mbps
6 Mbps
Redes WiMAX
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) é um avanço da
tecnologia Wi-Fi, aliás, ela nasceu da necessidade de ter uma rede de banda larga
sem fio de alta velocidade e de longo alcance. Em teoria, dizem que os
equipamentos WiMAX terão um alcance de até 50 km e capacidade de banda
passante de até 70 Mbps. Na prática, o alcance e a velocidade de banda se darão
pelo equipamento utilizado e a frequência utilizada e também dependerá da
existência ou não de visada (se a antena de uma ponta “enxergará” a antena de
outra ponta, se não há obstáculos no caminho como montanhas, prédios,
construções de um modo geral). O WiMAX possui atualmente os padrões Portátil
IEEE 802.16d e o Móvel IEEE 802.16e. O 802.16d é o padrão de rede sem fio de
banda larga fixa e o 802.16e é o padrão de rede sem fio de banda larga móvel,
assegurando conectividade a velocidades até 100 Km/h.
O funcionamento da tecnologia WiMAX é parecida com a das redes Bluetooth
e de telefones celulares. Uma torre central manda sinal para as torres espalhadas e
dessas torres mandam o sinal para receptores. O usuário vai precisar de uma
antena receptora que pode ou ficar ao lado do computador como as DSLs de hoje
ou pode ficar no alto do prédio no caso de condomínio. Essa antena receptora é
conectada via placa de rede. Um ponto importante no funcionamento da WiMAX é
que mesmo os chamados usuários de última-milha (o usuário final) terão uma
conexão mais veloz e estável do que as disponíveis hoje. Outro foco da WiMAX é
buscar aqueles usuários rurais aonde a conexão via cabo não pode chegar. Na
21
figura 2 a seguir é mostrada uma torre de transmissão WiMAX e, em seguida, na
figura 3, uma antena WiMAX.
Figura 2 - Torre de transmissão WiMAX
Figura 3 - Antena WiMAX
22
A figura 4 a seguir mostra o esquema de transmissão de sinal WiMAX.
Figura 4 - Funcionamento da conexão WiMAX
A figura 4 mostra dois tipos de serviços sem fio:
Um sem linha de visada (non-line-of-sight), onde o WiMAX utiliza uma baixa
frequência (2 GHz a 11 GHz) para transmissão, no qual uma pequena antena é
instalada no computador do usuário onde se conecta a torre, bem parecida com a
Wi-Fi. Essas ondas de baixo comprimento não são interrompidas, pois apresentam
muita facilidade de se curvarem aos obstáculos e de se difratarem.
O outro serviço com linha de visada no qual uma antena fixa aponta a antena
WiMAX a partir de um poste ou telhado. Essa conexão é mais forte e mais estável
que a sem visada e trabalha com frequências mais altas podendo chegar a 66 GHz.
Nessas frequências há muito menos ruídos e muito mais largura de banda.
2.7.1. Padrão IEEE 802.16
O padrão IEEE 802.16 foi terminado em outubro de 2001 e publicado em 8 de
abril de 2002. Oficialmente o padrão é chamado de interface aérea para sistemas
fixos de acesso sem fio de banda larga (Air Interface for Fixed Broadband Wireless
System). Esse padrão define as funcionalidades adicionais na camada física,
23
especificação da interface aérea e as mudanças na camada de controle de acesso
ao meio para redes sem fio metropolitanas.
O funcionamento do WiMAX depende basicamente de uma estação base e de
estações terminais que recebem sinal da estação base. Essas estações terminais
são conhecidas também como CPE (Customer Premises Equipment), conforme
mostra a figura 5 a seguir. A estação base geralmente se localiza no centro das
estações terminais a fim de fornecer cobertura de 360 graus, para isso possuem
antenas com feixes relativamente largos.
Figura 5 - Componentes de uma rede 802.16
2.7.2. Arquitetura IEEE 802.16
Nas redes WiMAX são definidos dois elementos: o BB (Base Station –
Estação Base) e o SS (Subscriber Station), que podem ser encontrados também
como CPE. Logo abaixo a figura 6 apresenta a arquitetura do 802.16.
Figura 6 - Arquitetura do padrão IEEE 802.16
24
A estação base (BS) realiza conexão entra a rede sem fio e a rede núcleo
especificada na figura como core network, suportando interfaces ATM, IP, Ethernet
ou E1/T1. Para o usuário acessar a rede, a SS utiliza uma conexão com a estação
base por intermédio de uma topologia Ponto-Multiponto. Outra topologia que é
utilizado no padrão 802.16 é a topologia Mesh (malha), na qual uma SS pode se
comunicar com outra SS antes de chegar à estação base.
A transmissão de dados da estação base para a SS é chamado de downlink e
o caminho inverso é chamado de uplink. Na transmissão downlink só existe um
transmissor e o protocolo MAC é bastante simples; já no uplink existem vários
assinantes tentando acessar resultando num protocolo mais complexo.
2.7.3. Pilha de protocolos do padrão IEEE 802.16
A pilha de protocolos 802.16 não se diferencia muito das pilhas de protocolos
dos padrões 802, mas tem um número maior de camadas. Uma das diferenças é a
camada de convergência e transmissão que é utilizada para ocultar as diferentes
tecnologias da camada de enlace de dados. A figura 7 a seguir ilustra a pilha de
protocolos do padrão 802.16 (Tanenbaum, 2003).
Figura 7 - A pilha de protocolos do 802.16
Na pilha de protocolos, como se pode observar na figura 7, a camada de
enlace de dados apresenta três subcamadas: subcamada de segurança, parte
comum da subcamada MAC e subcamada de convergência de serviços específicos.
Subcamada de segurança: cuida da criptografia, da descriptografia e do
gerenciamento de chave que é bem mais importante para redes públicas externas
do que para redes privadas internas (Tanenbaum, 2003).
Parte comum da subcamada MAC: são encontrados os principais
protocolos como o de gerenciamento de canais e a estação base que controla o
25
sistema. É ela que controla os canais de downstream e upstream. A subcamada
MAC é completamente orientada a conexões, com o objetivo de garantir ótima
qualidade de serviço para telefonia e multimídia (Tanenbaum, 2003).
Subcamada de convergência de serviços específicos: substitui a camada
de enlace lógico, que define a interface à camada de rede (Tanenbaum, 2003).
2.7.4. Camada Física do IEEE 802.16
Uma rede sem fio de banda larga para funcionar bem precisa de uma grande
fração do espectro, e na faixa de 10 a 66 GHz é onde podemos encontrar essa tal
fração (Tanenbaum, 2003). Essas ondas milimétricas trafegam de maneira muito
parecida com as ondas da luz, em linha reta, e por isso, a estação base pode ter
várias antenas, cada uma apontando para um lado do terreno ao seu redor. Cada
lado terá seus próprios usuários e é bastante independente dos lados adjacentes.
Figura 8- O ambiente de transmissão do 802.16
O padrão 802.16 utiliza três esquemas de modulação devido à perda
significativa da intensidade do sinal na banda milimétrica em relação à distância da
estação base.
Como mostrado na figura 8 pode-se observar que para clientes
próximos a base é usada a modulação QAM-64 (Quadrature Amplitude Modulation Modulação por amplitude em Quadratura), com 6 bits/baud. Em um cliente que está
a média distância é usada a modulação QAM-16, com 4 bits/baud. Já para
assinantes que ficam muito distantes da estação base é usada uma modulação
26
QPSK (Quadrature Phase Shift Keying – chaveamento por deslocamento de fase
quadratura), com 2 bits/baud (Tanenbaum, 2003). Quanto mais distante o cliente
estiver da base menor será a taxa de dados oferecida pela modulação.
O padrão 802.16 utiliza dois esquemas mais flexíveis para alocar a largura de
banda, a FDD (Frequency Division Duplexing – duplexação por divisão de
frequência) e TDD (Time Division Duplexing – duplexação por divisão de tempo). No
TDD a estação base transmite quadros os quais são divididos por slots de tempo.
Os primeiros slots se destinam para o tráfego downstream, em seguida há um slot
usado pelas estações para comutar o sentido e no final do quadro há slots para o
tráfego upstream. A seguir a figura 9 mostra os quadros e slots de tempo do TDD
(Tanenbaum, 2003).
Figura 9 - Quadros e slots de tempo para duplexação por divisão de tempo
27
A estação base tem o controle total do tráfego downstream que é mapeado
em slots de tempo. Já o tráfego upstream é mais complexo e depende da qualidade
de serviço exigida.
A camada física do 802.16 tem um recurso que aumenta a eficiência
espectral, reduzindo o número de preâmbulos e cabeçalhos da camada. Esse
recurso é a habilidade da camada física para reunir vários quadros MAC enfileirados
em uma única transmissão física (Tanenbaum, 2003).
Em um ambiente de banda larga são esperados tantos erros de transmissão
que a correção de erros é feita na camada física. A camada física utiliza códigos de
Hamming para fazer tais correções antecipadamente. Tudo isso, para fazer com que
o canal pareça melhor do que realmente é (Tanenbaum, 2003).
2.7.5. O protocolo da subcamada MAC do padrão IEEE 802.16
Na subcamada MAC cada quadro possui subquadros nos quais os dois
primeiros são os mapas downstream e upstream. Esses quadros ocupam um slot
inteiro de tempo da camada física. Os mapas downstream e upstream informam o
que há dentro de cada slot de tempo e se eles estão ocupados ou livres. Quando
novas estações são conectadas no sistema o mapa downstream fica encarregado
de informá-los, pois possui vários parâmetros do sistema (Tanenbaum, 2003).
No canal downstream quem decide o que vai inserir em cada subquadro é a
estação base. Já no canal upstream existem assinantes concorrentes não
coordenados que precisam de acesso ao canal, tornando o mapa upstream um
pouco mais complicado do que o downstream. No mapa upstream a inserção
depende muito da qualidade de serviço oferecida pelo sistema. São definidas quatro
classes de serviço: serviço de taxa de bits constante, serviço de taxa de bits variável
de tempo real, serviço de taxa de bits variável de tempo não real e serviço de melhor
esforço (Tanenbaum, 2003).
Serviço de taxa de bits constante: esse serviço se destina à transmissão de
voz não compactada onde os dados enviados são predeterminados a intervalos de
tempo
predeterminados.
Quando
a
largura
automaticamente são liberados os slots de tempo.
de
banda
está
ocupada,
28
Serviço de taxa de bits variável de tempo real: esse serviço é destinado a
aplicações multimídia e a aplicações de software de tempo real onde pode ocorrer a
variação da largura de banda. A estação base consulta o assinante para saber a
largura de banda necessária em cada momento. Essas consultas são feitas em
intervalos fixos.
Serviço de taxa de bits variável de tempo não real: destinado à
transferência de grandes arquivos que necessita de transmissão pesada e de tempo
não real. Nesse serviço o assinante é consultado com frequência pela estação base,
mas não efetua o polling a intervalos de tempo prescritos com rigidez.
Serviço de melhor esforço: Nesse serviço nenhum polling é feito e se
destina a todos os outros casos. O assinante disputará a largura de banda com
outros assinantes do serviço de melhor esforço. No mapa upstream as solicitações
de largura de banda são marcadas como disponíveis para disputa nos slots de
tempo. Para minimizar colisões de solicitação de banda é usado o algoritmo de
recuo binário exponencial da Ethernet.
2.7.6. Padrão 802.16a
Este padrão foi aprovado em janeiro de 2003 e utiliza uma frequência de 2 a
11 GHz. A sua taxa de transmissão vai até 75 Mbps, utiliza canais de 20 MHz e
antenas NLOS (Non Line Of Sight) sem linha de visada (VIVASEMFIO.com).
2.7.7. Padrão 802.16d
Este padrão foi o resultado do aprimoramento das tecnologias anteriores e foi
aprovado em junho de 2004, tornando as outras tecnologias ultrapassadas.
O padrão 802.16d, é também conhecido por WiMAX Nomádico, e seus
primeiros equipamentos foram homologados no começo de 2006. O 802.16d não faz
handoff entre as ERBs (Estação Rádio Base) em altas velocidades. Sua frequência
é de 2 a 11 GHz, taxa de transmissão de até 75 Mbps e utiliza canais de 20 MHz
como no padrão 802.11a. Em ambientes sem linha de visada este padrão tem um
alcance de 8 a 12 Kms e em ambientes com linha de visada chega a oferecer de 30
a 40 Kms de cobertura (VIVASEMFIO.com).
29
2.7.8. Padrão 802.16e
O padrão 802.16e também conhecido como WiMAX Móvel, foi ratificado no
final de 2005. Este padrão ao contrário do 802.16d, é capaz de efetuar handoff entre
ERBs em altas velocidades, velocidade esta de até 150 quilômetros por hora. A sua
principal desvantagem é que com essa mobilidade são necessários a utilização de
canais de 5MHz e que pode chegar a taxas de transmissão em torno de 15Mbps
(VIVASEMFIO.com).
2.8.
Comparação entre IEEE 802.11 e 802.16
Os ambientes em que os padrões 802.11 e 802.16 operam são similares em
muitos caminhos, mas também há muitas diferenças. Primeiramente foram
designados para oferecer uma elevada largura de banda na comunicação sem fio.
Entretanto, o padrão 802.16 oferece serviço para edifícios nos quais não são
móveis, enquanto mobilidade é fundamental no padrão 802.11.
A tecnologia 802.11 foi desenvolvida para atuar em ambientes privados (rede
local) oferecendo maior mobilidade à rede cabeada enquanto o padrão 802.16 foi
desenvolvido para oferecer banda larga sem fio a regiões metropolitanas
(Tanenbaum, 2003). Observa-se na tabela 2 a seguir, que o alcance do padrão IEEE
802.11 é bem inferior ao IEEE 802.16 e a segurança do padrão IEEE 802.16 é bem
superior ao seu sucessor.
Tabela 2 - Comparação entre IEEE 802.11 e IEEE 802.16
IEEE 802.11
IEEE 802.16
Aplicação Inicial
LAN sem fio
Acesso a banda larga sem fio
(BWA)
Taxa de Transmissão
54Mbps (canal de 20 MHz)
100Mbps (canal de 20 MHz)
Alcance
Otimizado para 100m
Até 50Kms
QoS
Nenhum
Cobertura
Otimizada para NLOS indoor
Segurança
802.11i
QoS para voz e vídeo,
diferenciação de serviços
LOS e NLOS Otimizada para
NLOS outdoor
Triple-DES, RSA
Níveis de Serviço
Nenhum
Diferentes níveis de serviço
oferecem suporte a requisições
diferenciadas de largura de
banda
30
Protocolo de Acesso
CSMA/CA
(802.11b/802.11a/802.11g)
Request/Grant (802.16a)
Usuários
Centenas
Milhares
Outra diferença entre o padrão IEEE 802.16 e IEEE 802.11 é a existência de
QoS para controlar a qualidade de serviço da rede, ajudando muito a organizar o
tráfego na rede definindo prioridades e limites. O 802.11 não foi projetado para
suportar telefonia e uso pesado de multimídia ao contrário do padrão 802.16 que dá
suporte a todas essas aplicações. O 802.16 oferece banda para parte de uma
cidade, as distâncias podem ser de vários quilômetros e por isso a potência na
estação base pode variar de estação pra estação. Outro ponto que devemos
ressaltar é a segurança e a privacidade no 802.16 por oferecer banda larga pra uma
grande área aberta.
Nesse padrão ainda se espera que cada célula tenha muito mais usuários que
uma célula típica 802.11 e que cada usuário utilize uma largura de banda maior que
no 802.11. É por essa razão que o padrão 802.16 opera na faixa de frequências de
10 a 66 GHz, pois necessita de mais espectros que as bandas ISM podem oferecer.
2.9.
Aplicação WiMAX
Há agências bancarias utilizando WiMAX como por exemplo o Bradesco, que
interligou três unidades com a sede em Osasco, na grande São Paulo, para teste.
Agora mais quatorze agências serão ligadas ao sistema central do Bradesco já que
as outras três teve resultados excelentes.
A Embratel levou o WiMAX a 12 capitais brasileiras, onde oferecerá o serviço
coorporativo. O objetivo da Embratel não é fornecer banda larga a residências, pois
a tecnologia 3G está em vantagem, e sim oferecer banda larga para pequenas e
médias empresas localizada na área de cobertura das antenas WiMAX. Diz a
Embratel que os investimentos na rede somarão R$ 175 milhões. A segunda etapa
do projeto da Embratel é levar banda larga a mais 49 municípios instalando 1018
rádios ERB para cobrir toda a área desejada (ZMOGINSKI, 2008).
Nos Estados Unidos, a marca Chrysler irá começar a montagem de carros
com GPS e WiMAX integrados. O motorista receberá informações do trânsito,
previsão do tempo, imagens, emails, compromissos e opções de compra online
31
(Plantão Info, 2008). Na figura abaixo se observa como é o WiMAX hoje e como será
no futuro. Hoje é preciso intermediar a conexão da antena WiMAX aos
computadores pelo modem que na figura está como CPE (Customer Premises
Equipment). No futuro os notebooks, computadores, carros e qualquer aparelho que
tenha conexão com a internet virá com uma placa para conexão com WiMAX sem
precisar passar pelo modem, como pode ser observado na figura 10 abaixo.
Figura 10 - WiMAX hoje e no futuro
Outra implantação do WiMAX muito interessante foi na beira do rio Amazonas
na cidade de Parintins, 420 quilômetros de Manaus. A rede WiMAX montada nessa
cidade conecta um centro de saúde, escolas públicas, um centro comunitário e a
universidade do Amazonas. Foram colocadas quatro antenas WiMAX e até o final do
ano a previsão é de colocar mais 25 antenas para atender inclusive as regiões
rurais, mais afastadas da cidade (Plantão Info, 2008).
A Worldmax, um operadora holandesa, está oferecendo a rede WiMAX com
velocidade mínima de 2 Mbps a um custo de € 20 euros, aproximadamente R$
52,00. Por enquanto a área de cobertura da rede é apenas no centro da cidade de
Amsterdã, mas a operadora pretende cobrir toda a cidade. A única restrição do
WiMAX para a operadora, é que para cobrir o país todo com a conexão, levaria
aproximadamente 12 meses, é como se montasse toda a rede de celulares da
Holanda novamente (ZMOGINSKI, 2008).
32
3.
3.1.
METODOLOGIA
Classificações do trabalho
Trata-se de uma pesquisa exploratória, cujo objetivo é proporcionar maior
familiaridade com os protocolos 802.11 e 802.16, com vista a torná-los mais
explícitos. Quanto ao tipo procedimental e ao objeto adotado, a pesquisa foi
classificada como bibliográfica e documental, pois foi realizada uma pesquisa
intensa sobre o assunto em livros, monografias, artigos científicos, apostilas, papers
e outros materiais disponíveis que continham informações sobre o assunto abordado
neste trabalho.
Para Lênin apud Minayo (1994, p. 17), “o método é a alma da teoria,
distinguindo a forma exterior com que muitas vezes é abordado tal tema (como
técnicas e instrumentos) do sentido generoso de pensar a metodologia como
articulação entre conteúdos, pensamentos e existência”.
Dilthey apud Minayo (1994, p. 17) pondera que o método é necessário por
causa de nossa mediocridade. “Para sermos mais generosos, diríamos, como não
somos gênios, precisamos de parâmetros para caminhar no conhecimento. Porém,
ainda que simples mortais, a marca de criatividade é nossa “grife” em qualquer
trabalho de investigação”.
Segundo Lakatos e Marconi (2004, p. 83), “não há ciência sem o emprego de
métodos científicos”. Sendo assim, a metodologia a ser aplicada no presente estudo
será o método dedutivo, onde a partir de uma situação geral, procurou-se
particularizar a conclusão a respeito do tema proposto.
Segundo Gil (2002, p.41) pode-se dizer que estas pesquisas têm como
objetivo principal o aprimoramento de ideias ou a descoberta de intuições. Seu
planejamento é, portanto, bastante flexível, de modo que possibilite a consideração
dos mais variados aspectos relativos ao fato estudado. Na maioria dos casos, essas
pesquisas envolvem: (a) levantamento bibliográfico; (b) entrevistas com pessoas que
tiveram experiências práticas com o problema pesquisado; e (c) análise de exemplos
que “estimulem a compreensão”.
33
Foram efetuados também estudos de casos para demonstrar as aplicações
do WiMAX ao nosso meio.
3.2.
Planos de Pesquisa
Escrever sobre a tecnologia WIMAX;
Falar sobre seus aspectos gerais, vantagens e desvantagens;
Fazer comparação entre as tecnologias WI-FI e WIMAX;
Conhecer mais as frequências e taxas de transferências usadas
na tecnologia WIMAX;
Analisar custo/beneficio.
34
4.
4.1.
DISCUSSÕES E RESULTADOS
Questionário aplicado
Para a realização da pesquisa e coleta dos dados foi utilizado o seguinte
questionário abaixo, que foi submetido aos responsáveis pela Tecnologia da
Informação das Faculdades Uniplan.
01-
Qual a tecnologia de acesso a Internet que a Uniplan possui?
02-
A Uniplan possuem quantos campos no Distrito Federal?
03-
Qual a tecnologia utilizada para interligação dos Campus?
04-
Cada Campus tem um link de acesso a Internet ou a saída é única?
05-
Qual o custo mensal para acesso a Internet?
06-
Qual a velocidade de acesso?
07-
Qual o custo para interligação dos Campus?
08-
Possui algum tipo de acesso por VPN (Rede Privada)?
09-
Caso positiva a resposta anterior, qual o tipo de protocolo usado para
realização de VPN?
10-
Qual a velocidade de interligação dos Campus?
Como o questionário não foi respondido, não foi possível obter os dados reais
para a realização da pesquisa.
Baseado nos motivos acima especificados, serão utilizados alguns valores
fictícios como referência para demonstrar as vantagens na utilização da tecnologia
WiMAX para interligação de escritórios a longa distância.
4.2.
Desenvolvimento da pesquisa
Será utilizada como referência a velocidade de acesso a Internet de 10 Mbps,
pois um dos provedores de serviço utilizado como referência no trabalho, só
disponibiliza em seu site os valores para acesso na tecnologia ADSL até esta
velocidade.
35
Figura 11 - Valores disponibilizados no site da Oi no dia 01 de dezembro de 2012.
Figura 12 - Valores disponibilizados no site da GVT no dia 01 de dezembro de 2012.
Suponhamos que a Uniplan possua dois acessos a Internet em cada Campus,
sendo um restrito aos servidores para acesso a Internet e interligação das Unidades
e outro para disponibilizado para acesso à Internet aos usuários e alunos.
Conclui-se que a Uniplan tem um custo mensal em cada Unidade, na
empresa OI/Brt de R$ 99,90 (Noventa e nove e noventa) mais um acréscimo de R$
30,00 para disponibilização de um IP fixo, totalizando R$ 129,90 (Cento e vinte nove
e noventa), se o serviço contrato for na empresa GVT o custo será de R$ 94,90
36
(Noventa e quatro e noventa) mais um acréscimo de R$ 50,00 (Cinquenta reais)
totalizando um gasto mensal de R$ 144,90 (Cento de quarenta e quatro e noventa),
como a faculdade possui dois link em cada Unidade o custo mensal será de R$
229,80 (Duzentos e vinte e nove e noventa), e na empresa GVT o custo mensal será
de R$ 239,80 (Duzentos e trinta e no reais e oitenta centavos).
Para estimativa de custo recurso financeiro foi utilizado apenas um link com
IP fixo, pois foi considerado que não há necessidade deste recurso no link de
Internet para acesso dos alunos e usuários da Uniplan.
Para a elaboração deste trabalho foi utilizado como base para o estudo a
interligação das unidades da Uniplan com sede no Distrito Federal, atualmente
existem 2 (dois) campus, um instalado na Asa Sul e outro em Águas Claras,
conforme
informado
no
(http://www.uniplandf.edu.br/instituto/campus.asp).
Figura 13 - Unidades da Uniplan no DF
site
da
Uniplan
37
A distância aproximada entre os dois Campus é de 11,3 Km (Onze kilometros
e 300 metros), medido em linha reta com visada direta.
Figura 14 - Caminho direto entre os Campus da Uniplan DF
38
O
Campus
de
Águas
Claras
encontra-se
em
uma
atitude
de
aproximadamente 1.190m (um mil cento e noventa metros), e o Campus da Asa Sul
encontra-se a uma altitude de aproximadamente 1.127m (mil cento e noventa e sete
metros), possuindo de diferença de altitude de altitude e aproximadamente de 63 m
(Sessenta e três metros).
Figura 15 - Perfil de elevação do Campus da Uniplan Águas Claras
Figura 16 - Perfil de elevação do Campus da Uniplan Asa Sul
39
Para a extração das imagens e informações de distâncias e elevações foi
utilizado como referência o software Google Earth na versão 7.0.1.8244 (beta) com
data de compilação em 10/29/2012.
Figura 17 - Tela de Informações do Software utilizado para distâncias e elevações
40
Identificado que é possível a interligação das Unidades utilizando tecnologia
Wimax, foi iniciado um estudo para identificar qual a melhor frequência a ser
utilizada para esta transmissão, dentre as frequências abaixo informadas no site da
Teleco:
Tabela 3 - Frequências Wimax no Brasil
Faixa de Frequência
2,5 GHz
3,5GHz
5,8 GHz
10,5 GHz
Características
Frequência licenciada. Esta é a melhor
frequência disponível para WiMAX no Brasil. É a
mais baixa, então teremos os melhores
alcances, exigindo uma menor quantidade de
estações rádio-base para cobrir uma
determinada área. Hoje em poder das empresas
de MMDS.
Alcance com Linha de Visada (LOS) = 18 – 20
km
Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 9 – 10
km
Frequência licenciada. Esta é a frequência
disponível para WiMAX no Brasil, utilizada pelas
operadoras e prestadoras de serviço de
telecomunicações.
Alcance com Linha de Visada (LOS) = 12 – 14
km
Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 6 – 7 km
Frequência NÃO licenciada. Esta é a frequência
LIVRE disponível para WiMAX no Brasil,
podendo ser utilizada por qualquer empresa
prestadora de serviços. Por ser não licenciada,
existe a possibilidade de interferências e
congestionamento de frequências em áreas de
grande densidade. É importante, pois não exige
gastos com a aquisição de licenças, o que pode
viabilizar o plano de negócio de muitas áreas no
Brasil.
Alcance com Linha de Visada (LOS) = 7 – 8 km
Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 3 – 4 km
Frequência licenciada. Não existem ainda
equipamentos de WiMAX para cobertura desta
frequência. O principal motivo é a necessidade
de microcélulas, pois o poder de cobertura em
grandes distâncias nesta frequência é baixo.
Futuramente poderá se tornar uma alternativa,
quando houver um esgotamento de banda em
frequências mais baixas e uma proliferação do
conceito de WiMAX. Referência: CDMA vs
OFDM do Dailywireless.
Os valores acima especificados foram extraídos de estudos práticos com
antenas comuns, porém o fabricante dos equipamentos garante distâncias maiores
com a utilização de antenas com melhores qualidades.
41
A frequência utilizada para a interligação foi a de 5,8 GHz, por se tratar de
uma frequência não licenciada, livre no Brasil, não gerando custos para a utilização,
reduzindo com isso custos na implantação.
Após definida a frequência de trabalho, foi realizado um novo estudo para
verificar quais as antenas poderiam ser utilizadas para a interligação dos Campus.
Após uma ampla pesquisa de vários fabricantes foi verificado que a antena
que melhor atendia as especificações necessárias garantindo velocidade e
desempenho durante as transmissões de dados, foi a antena Ubiquiti Airgrid M5 5,8
GHz AGM5-1724 27 dBi, disponível nas lojas da D’antenas ao custo de R$ 350,00
(Trezentos e cinquenta reais).
Figura 18 - Antena adotada no estudo para interligação das Unidades
Soluções do CPE de BreakthroughComplete AirMax do preço/desempenho. A
tecnologia pendente de TechnologyUtilizing InnerFeed da antena de InnerFeed da
patente, a série nova de AirGrid M representa a evolução de dispositivos sem fios de
faixa larga ao ar livre. Termine a antena e a integração de sistema de rádio fornece
soluções revolucionárias do custo/desempenho a
indústria de faixa larga
42
mundial.Na tabela abaixo serão especificadas todas as características técnicas da
antena adotada no estudo.
Tabela 4 – Especificações técnicas da antena adotada
Especificações Técnicas
Modelo
AirGrid M 27 dBi
Frequência
5475 - 5825 MHz
Velocidade
Até 100 Mbps
Ganho
27 dBi
Processador
Atheros MIPS 24KC, 400 MHz
Memória
32 MB SDRAM, 8 MB Flash
Consumo (máximo)
3W
Método de alimentação PoE passivo
Alimentação
5 V, USB + PoE, inclusa
Temperatura operacional 30°C a 75°C
Umidade
5 a 95%, condensado
Conector
1 porta ethernet 10/100 Mbps
Vibração e choque
ETSI300-019-1.4
Material (externo)
Plástico anti-UV
Acessórios
Kit de instalação em mastros incluso
RoHS
Sim
Certificações
FCC/IC RS210/CE
Foi verificado que devido a grande quantidade de edificações em Águas
Claras, com diversas alturas que pode chegar a 100 metros, foi adotada a utilização
de uma torre de transmissão para reduzir a quantidade de interferências.
Conforme levantamento realizado no mercado o custo médio de uma torre de
18 metros autoportante montada é de R$ 2.500,00.
43
Figura 19 - Antena autoportante para telecomunicações
Esta torre poderia ser utilizada para interligação de outros Campus da Uniplan
que forem inaugurados.
4.3.
Comparativo de custos
Para a adoção da tecnologia de transmissão WIMAX foi verificado que as
Faculdades Uniplan teriam um custo inicial de R$ 350,00 (trezentos e cinquenta
reais) referente a aquisição de cada antena e de R$ 2.500,00 (dois mil e quinhentos
reais) referente a aquisição da torre de transmissão utilizada na Unidade de Águas
Claras, totalizando um custo de R$ 3.200,00 (Três mil e duzentos reais).
A economia no custo médio mensal pago a provedora de serviços por um link
de ADSL de 10 Mbps com VPN para interligação das Unidades seria de R$ 274,80
(Duzentos e setenta e quatro reais e oitenta centavos), gerando um custo anual
44
médio de R$ 3.297,60 (Três mil duzentos e noventa e sete reais e sessenta
centavos).
Realizando um comparativo dos custos de implantação de uma rede WIMAX
e os custos pagos a operadora foi verificado que no primeiro ano de funcionamento
da rede WIMAX, a faculdade já teria um retorno sobre o investimento, isso
considerando uma velocidade de 10Mbps, se considerarmos uma velocidade de
48Mbps que seria a velocidade alcançada a esta distância o retorno seria em torno
de 6 meses ou menos.
45
5.
CONCLUSÃO
Este TCC foi escrito com o objetivo de aumentar nossos conhecimentos na
área de redes sem fio, na qual foi apresentada ao Brasil em 2004 e está em grande
crescimento.
Observa-se no mesmo também a diferença dos padrões 802.11 e 802.16, na
qualidade do serviço oferecido, na segurança do envio dos pacotes e na velocidade
de transmissão. Nos três processos o padrão 802.16 foi superior ao seu sucessor
802.11.
Com a chegada dessa tecnologia vai aprimorar ainda mais a comunicação em
nosso país e facilitar a vida de muitas pessoas que até hoje utilizam modems para
fazer conexão com a internet, ou por morarem em bairros que ainda não chegaram a
ADSL, ou por morarem nas zonas rurais.
A tendência do mercado é acabar com a telefonia convencional migrando
para voz sobre IP. O que impede isso atualmente é a falta de qualidade nas ligações
e o alto custo dos aparelhos necessários para instalação do mesmo.
Como trabalho futuro pretende-se realizar comparações de qualidade de
transferência de pacotes e velocidade de banda do padrão 802.16 com os padrões
passados, para analisar o quanto melhorará a voz sobre IP com a chegada do
WiMAX.
46
6.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
-::8>Michael, 1958. Descobrindo bluetooth. Rio de Janeiro: Campus, 2001. 289 p, il.
ALVARION.
Disponível
em:
<http://www.alvarion.com/solutions/mobile/products/breezemax/components/custome
rpremisesequipment/>. Acesso em: 5 junho. 2006.
Antenas
de
5.8GHz.
Disponível
em:
<
http://www.dantenas.com.br/vitrine/produto.asp?produto=142&loja=Wireless&idLoja=
8&linha=Antenas%205,8Ghz&idLinha=2>. Acesso em: 02 Dez. 2012.
Blumenau : Edifurb, 2003. 158p, il. (Livro didático).
Disponível
em
<http://www.intel.com/netcomms/technologies/wimax/303787.pdf>.
Acesso em: 24 Maio. 2006.
EL ZOOGHBY, Ahmed. Smart antenna engineering. Boston, MA : Artech House,
2005.
INTEL. A Technical Overview and Comparison of WiMAX and 3G Technologies.
2004.
MARKS, Roger. IEEE Standard 802.16: A Techinal Overview of the WirelessMAN
AirInterface for Broadband Wireless Access. Boulder 2004. Disponível em:
<http://www.comsoc.org/ci1/Public/2002/Jun/index.html>. Acesso em: 22 Maio. 2006.
PÉRICAS, Francisco Adell. Redes de computadores: conceitos e a arquitetura
Internet.
PRADO, Eduardo. Revista do WiMax. Rio de Janeiro, 2004. Disponível em:
<http://www.wirelessbrasil.org/eduardo_prado/revista_wimax/wimax01.html>. Acesso
em: 17 Março. 2006.
Redes
WiMAX:
Bandas
e
Coberturas.
Disponível
em:
<http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialredeswimax/pagina_3.asp>. Acesso em:
02 Dez. 2012.
SRTELECOM.
Disponível
<http://www.srtelecom.com/imports/pdf/en/whitepaper/WiMAX-LOS-and-NLOSTechnology-Dec2004.pdf>. Acesso em: 2 Junho. 2006.
em:
47
Tradução de: Discovering Bluetooth.
USROBOTICS. Disponível em:
<http://www.usr.com/download/whitepapers/port/maxgport-wp.pdf>. Acesso em 27
Julho. 2006.
Wikipedia. Disponível em:
<http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequency_division_modulation>. Acesso
em: 22 Maio. 2006.
WiMax forum. Disponível em: <http://www.wimaxforum.org.> . Acesso em: 24 Maio.
2006.
WiMAX: a revolução sem fio. Saber Eletrônica, Tatuapé, v.42, n. 400, p.54, 6 de
maio de 2006.
WNI do Brasil Ltda. Projeto WiMAX Itajaí. Curitiba, 2005.
xv, 324 p, il. (Artech House mobile communications library).
48
7.
ANEXOS