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Redes Móveis: Atualidades e Possibilidades Futuras

Edson Moreiraedson@icmc.usp.br

Informação Profissional

CompEngICMC – junho/2008

Combinações de redes sem-fio e computação móvel

Sem-fio Móvel Aplicações

Não Não Computadores desktop em escritóriosNão Sim Um notebook plug´ado em um quarto de hotelSim Não Redes em prédios antigos e sem cabeamento

Sim Sim Escritório portátil, PDA para armazenagem de inventário

Baseado em figura do Tanenbaum

O Espectro Eletromagnético é finito!

O espectro eletromagnético e a maneira como ele é usado na comunicação.

Baseado em figura do Tanenbaum

Redes móveis usam células

• Células adjacentes não utilizam as mesmas frequências• Para aumentar a densidade numa área, diminuem-se os raios das células.• No centro de cada célula tem uma antena.• Exemplos: GSM, WiFi, WiMax, Bluetooth, etc

Baseado em figura do Tanenbaum

Pano de Fundo

• Redes Móveis: Atualidades– Exemplos de Redes Móveis

• GSM, UMTS (3G)• WiFi (802.11b,g)• Bluetooth

– Dispositivos de Acesso– Acesso à internet controlado pelo provedor

– Aplicações LBS (Location Based Services)• Centralizadas (e exploradas) pelo provedor (TIM, VIVO, WiFi UOL,

etc)• Concatenação de antenas• SIM Chip pertence ao provedor

Pano de Fundo• Redes Móveis: Possibilidades Futuras

– Avanços Tecnológicos• Maior densidade• Maiores taxas de transmissão• Maior alcance• Maior interoperabilidade e transparência

– Novos Padrões• WiMax (802.16)• 802.11n,s e 802.21• Redes Mesh

– Acesso à internet sob demanda– Aplicações LBS – (Location Based Services)

• Centralizadas no usuário• Serviços Orientados a Contexto • Uso de GPS• SIM Chip pertence ao usuário

Bluetooth (802.15): PAN

Duas piconets podem ser conectadas para formar uma scatternet.

Baseado em figura do Tanenbaum

WiFi (802.11): LAN

• (a) Redes sem fio com uma estação base.• (b) Redes ad hoc.

Baseado em figura do Tanenbaum

WiFi

• Conflitos podem existir

Baseado em figura do Tanenbaum

WiFi

Uma rede 802.11(a,b,g,e,n,etc) multi-células.

Baseado em figura do Tanenbaum

802.11n (MIMO)• SISO - Única entrada e única saída

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Única antena para enviar e única antena para receber

Sobre a tecnologia MIMO• SISO - Única entrada e única saída

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Única antena para enviar e única antena para receber

Sobre a tecnologia MIMO• SIMO - Única entrada e Múltiplas saídas

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Única antena para transmitir e várias antena para receber

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Sobre a tecnologia MIMO• SIMO - Única entrada e Múltiplas saídas

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Única antena para transmitir e várias antena para receber

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Sobre a tecnologia MIMO• MISO - Múltiplas entradas e única saída

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Várias antenas para transmitir e única antena para receber

Sobre a tecnologia MIMO• MISO - Múltiplas entradas e única saída

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Várias antenas para transmitir e única antena para receber

Sobre a tecnologia MIMO• MIMO - Múltiplas entradas e múltiplas saídas

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Várias antenas para enviar e várias antenas para receber

Sobre a tecnologia MIMO• Múltiplas entradas e múltiplas saídas

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Várias antenas para enviar e várias antenas para receber

Sobre a tecnologia MIMO

WiMax -802.16: MAN

O ambiente de transmissão 802.16.

Baseado em figura do Tanenbaum

Redes Mesh

Computação Móvel

Tem o objetivo de atender a necessidade de computação e comunicação de usuários nômades, enquanto eles se movem de um lugar para outro de forma:

– Transparente;– Integrada; – Conveniente.

Paradigma parcialmente implementado.

Exemplo de Mobilidade

Imaginemos um CIO (Chief Information Officer) que tem as seguintes atividades programadas: i) reunião com a diretoria da empresa;

ii) visita a um cliente.

Exemplo de Mobilidade

Sala de Reuniões

Exemplo de Mobilidade

Sala de Reuniões > Escritório

Exemplo de Mobilidade

Sala de Reuniões > Escritório > Em trânsito

Exemplo de Mobilidade

Sala de Reuniões > Escritório > Em trânsito > Empresa do cliente

Computação Móvel

Este paradigma está mudando nosso dia-a-dia, devido a possibilidade de acesso à serviços de rede em qualquer lugar e a qualquer hora.

Viabilizado pela disponibilidade de:– Dispositivos portáteis;– Redes de acesso sem fio.

Computação MóvelAtualmente, dispositivos móveis apresentam diferentes

características de:– Display;

– Entrada de dados;

Possuem diferentes capacidades de:– Processamento;

– Armazenamento;

– Bateria;

E, geralmente, implementam mais de uma tecnologia de acesso sem fio.

Redes de Futuras Gerações - NGNA próxima geração de redes sem fio,

provavelmente, será um complexo sistema heterogêneo– Permitir que seus usuários permaneçam sempre

conectados à melhor rede disponível (ABC - Always Best Connected).

Always Best Connected - ABCObjetivo de manter o usuário nômade conectado à rede

que ofereça as melhores condições em termos de:– Custo

– Consumo de energia

– QoS (Quality of Service)

– Segurança

– Preferências do usuário

De forma transparente e conveniente.

Desafios da implementação do ABC

Os principais desafios para implementação do conceito ABC são: – a identificação dos parâmetros relevantes para

seleção de acesso; – o desenvolvimento um algoritmo de seleção de

acesso em função destes parâmetros; – e o projeto de uma arquitetura que suporte

mobilidade, segurança e implemente uma entidade de seleção automática de acesso.

Hoje: Acesso Centralisado a Serviços Móveis

Hoje: Acesso Centralisado a Serviços Móveis

Hoje: Acesso Centralisado a Serviços Móveis

No futuro: Acesso por Demanda!

O problema:

Como gerenciar as trocas (tb chamadas handovers ou handoffs), fazendo os ajustes devidos, quando o usuário se move?

Nossas hipóteses:• Passe o controle ao usuário• Use um SIM-IP Universal, que pertencence ao

usuário • Padronize os termos usando Ontologias

• Fornece um vocabulario comum no domínio

• Permite o estabelecimento de estratégias de correlação entre as várias entidades e informações (políticas, contextos, etc)

Informações de Contexto possibilitam novos tipos de serviços (e negócios!)

• Posição

• Velocidade

• Horário

• Tipo de local (ponte, túnel, hospital)

• Condições ambientais (chuva, vento, temperatura)

• etc

Rota em São Paulo, entre a Av. Paulista e a USP

- Tunel- Ponte- Congestionamentos- Vários tipos de redes

Equipamento de teste (1):

Equipamento (2):

Equipamento (3):

GPS Garmin 18 USB

(o suporte não acompanha o produto )

Housingmaps.com Mashup

Chicagocrime.org Mashup

Observações Finais

• Atualmente as redes móveis, e os serviços que prestam, são gerenciados de forma centralizada;

• Espera-se que, no futuro, o usuário possa ter mais controle sobre suas possibilidades de conexão e sobre os serviços que desejar acessar;

• Novos modelos de negócio poderão ser implementados, explorando as informações de contexto coletadas pelos dispositivos;

• Desafios principais:– Aumento de banda– Melhoria no gerenciamento de energia– Maior transparência na troca de provedor– Normalização de termos entre as entidades envolvidas

Possibilidades de Atuação para o Engenheiro de Computação

• No desenvolvimento de interfaces inovadoras, buscando economia de energia, compactação e operação com multi-antenas• No desenvolvimento de métodos de codificação eficientes (para melhorar a relação sinal/ruído, p. ex)• Na construção de módulos de comunicação que possam ser embarcados em outros sistemas (robôs, p. ex)• Em sub-sistemas de proteção, por criptografia implementados em hardware• No desenvolvimento de sistemas de comunicação em mesh, para agricultura, aeronáutica, controle ambiental, etc)• No desenvolvimento de sistemas de controle e de identificação (RFID)• Em sistemas integrados, baseados em localização (GPS)• No desenvolvimento de dispositivos móveis inovadores

Disciplinas Relacionadas

• Redes de Computadores• Redes de Faixa Larga• Sinais (Processamento de Sinais?)• Ondas e Antenas• Sistemas Operacionais• Arquitetura de Computadores• Organização de Computadores• Sistemas Distribuídos• Matemática Aplicada• Álgebra Linear

Esta apresentação foi feita com a colaboração de...

Roberto Rigolin

Renata Vanni

Gustavo Traballi

... e a ajuda do Tanenbaum em alguns slides

Roberto Sadao?