CETUC PUC/RIO PLANEJAMENTO DE SISTEMAS DE COMUNICAES CELULARES E DE RDIO Sistemas WiMax Prof: Luis Alencar Reis Silva Mello Alunos: CSAR AUGUSTO MEDINA SOTOMAYOR GILMAR DE OLIVEIRA SILVA 2005.1 2ndice 1. Redes Sem Fio Metropolitanas4 1.1. Introduo 1.2. O Padro IEEE 802.16 1.3. O WiMax 2. Caractersticas Tcnicas do Padro 802.167 2.1. Introduo 2.2. Arquitetura do Protocolo 2.2.1. A Camada Fsica 2.2.2. A Camada MAC 2.2.2.1. Subcamada de Convergncia Especfica ao Servio 2.2.2.2. Subcamada da Parte Comum 2.2.2.3. Subcamada de Privacidade 2.2.3. Formato da PDU MAC 2.3. Fragmentao e Empacotamento 2.4. Estrutura do Frame 2.5. Requisio de Largura de Banda 2.6. Concesso de Largura de Banda 2.7. Qualidade de Servio (QoS) 2.7.1. Servio de Taxa de Bits Constante 2.7.2. Servio de Taxa de Bits Varivel de Tempo Real 2.7.3. Servio de Taxa de Bits Varivel no de Tempo Real 2.7.4. Servio de Melhor Esforo 3. Consideraes na Instalao 24 3.1. Introduo 3.2. Interferncias 3.2.1. Anlise de Sinais na Faixa de Microondas 3.2.1.1. O Efeito das Microondas no Padro 802.16 3.2.1.2. O Efeito Microondas no Padro 802.16a 3.3. Licena de Uso 3.4. Efeitos da Falta de Linha de Visada 3.4.1. Absoro 3.4.2. Reflexo 3.4.3. Difrao 3.4.4. Exame da Linha de Visada e da Zona Fresnel 33.5. Determinando a Arquitetura de Rede 3.5.1. Arquitetura Ponto a Ponto 3.5.2. Arquitetura Ponto-Multiponto 3.5.3. Arquitetura Mesh 3.6. Caractersticas de Instalao do Sistema 3.7. Anlise da Disposio dos Componentes da Rede 3.8. O Uso de Repetidores 3.9. Estaes Base Adicionais 3.10. Agregao do Trfego 4. Bibliografia 43 41. Redes Sem Fio Metropolitanas 1.1. Introduo As redes sem fio metropolitanas so tambm conhecidas com redes sem fio de banda larga. Otermobandalargasemfio(wirelessbroadband)refere-segeralmenteatransmissode dadosemaltavelocidadeocorridadentrodeumainfra-estruturadepontossemifixos, incluindo tanto os terminais de assinantes quanto os servidores de servio. Porcausadasuanaturezasemfio,secomparadacomumaredecomfio,adistribuio mais rpida, o escalonamento mais fcil e mais flexvel, podendo atender aos clientes fora da faixa de servios a cabo ou que no esto satisfeitos com as alternativas de banda larga com fio. O acesso de banda larga sem fio funciona como os sistemas celulares, usando estaes base queatendemaumafaixadevriosquilmetros.Asestaesbasenoprecisam, necessariamente, residir em torres. A antena da estao base pode ser colocada no telhado de um edifcio alto ou de outra estrutura elevada. Uma unidade prxima do cliente, similar aumaestruturadeTVviasatlite,todoonecessrioparaconectaraestaobaseao cliente.Osinalentoroteado,atravsdeumcaboEthernetpadro,diretamenteaum computador, ou a um ponto de conexo 802.11 ou, ainda, a uma LAN Ethernet com fio. 1.2. O Padro IEEE 802.16 OpadroIEEE802.16defineaespecificaodeinterfaceareapararedessemfio metropolitanas, tambm oficialmente conhecidas como WirelessMAN. OIEEE802.16suportaatopologiaderedeponto-multipontonaqualcadaestaobase, normalmente conectada a rede pblica, se comunica com centenas de estaes estacionrias de assinantes, que esto normalmente instaladas no teto dos prdios. UtilizatecnologiascomooWLL(WirelessLocalLoop)eoLMDS(LocalMultipoint DistributionSystem)paraestabelecersistemasdedistribuiodeserviosdevoz,dados, Internetevdeoembandalarga,usandoumaarquiteturaderedesimilardasredes celulares (porm para acesso fixo). Normalmente usa faixas licenciadas e situadas entre 10 e 66 GHz, mas tambm prev o uso de faixas no-licenciadas para a sua extenso, isto no padro 802.16a que usa freqncias de 2 GHz a 11 GHz. OpadrotambmfuncionacomoumaextensodetecnologiasdeacessoInternetem banda larga, como Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) ou cabo. Basta conectar o cabo ADSL, por exemplo, a um transmissor 802.16a para que ele envie o sinal para todos 5osequipamentoscompatveiscomopadro802.11xaumavelocidadedetransmissode dadosdeat70Mbps,podendodaracessoInternetembandalargaparamilharesde residncias em uma nica rea. Opadro802.16escalvel.Comoacessodebandalargasemfio,fcilaumentara capacidadenumlocalporumbreveperododetempo,oqueosprovedoresdeacessode banda larga com fio atualmente no fazem. Permitindo atingir milhares de usurios. Opadrooriginal802.16exigequeastorresestejamposicionadasdeformaquenohaja nenhumobstculoentre elas. Aextenso 802.16a,ratificadaemjaneiro de 2003, usauma freqncia baixa de 2 a 11GHz, possibilitando assim as conexes sem visada direta, o que vem a ser um grande avano no que se refere ao acesso banda larga sem fio. Com o 802.16a, mais clientes sero conectados a uma torre nica e o custo de servio ser substancialmente reduzido. Alm disso, este padro possibilita o uso da topologia mesh (ou emmalha)quepermitequeosdadospulemdeumpontoaoutro,circundandoobstculos como montanhas, obtendo assim uma maior cobertura. Em um ambiente sem visada direta, uma parte do sinal de rdio refletida pelos prdios e paredes,podendoserutilizadoparaseatingirospontosaondenoseconseguechegar diretamente com visada. No entanto as reflexes causam atenuaes em algumas faixas de freqncia, sendo assim, o protocolo utilizado deve ser capaz de lidar com a perda causada porestasatenuaes.OprotocoloderedesemfioutilizadopeloIEEE802.16apara resolveresseproblemafoioOFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing).Esse protocolo, ao contrrio do FHSS ou DSSS, no transmite uma, mas centenas de portadoras o mesmo tempo. O padro 802.16a foi projetado para permitir comunicao em distncias de at 50Km. Em distnciascomoessas,asdiferenasdeatrasoentreosusuriosmaisprximoscontraos usuriosmaisdistantespassamasersignificativas.Opadro802.16agarantequemesmo com essas diferenas de atrasos, todos os usurios sejam atendidos de acordo com seu QoS contratado. O grupo de trabalho mais recente do 802.16, o 802.16e, est usando as novas capacidades destatecnologiaparadesenvolverumaespecificaoparaclientes802.16mveis.Estes clientes podero passar dados entre estaes base 802.16, habilitando os usurios a fazerem roaming entre as reas de servio. 1.3. O WiMax AorganizaosemfinslucrativosWiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowave AccessForum)foicriadapelaInteleporoutrasempresaslderesdeequipamentose componentesdecomunicaoparaimpedirqueosproblemasdeinteroperabilidade encontradosnopadroIEEE802.11aconteamnovamentenosequipamentosdopadro 6802.16.AorganizaoWiMaxtemametadeajudarapromoverecertificara compatibilidade e interoperabilidade dos equipamentos de banda larga sem fio. A WiMax nome normalmente associado aos padres IEEE 802.16a/REVd/e. O IEEE REVd, agora publicado com o nome de IEEE 802.16-2004, introduz suporte para CPEindoor(NLOS),quesoequipamentosutilizadosemambientesfechadosequeno necessitamdevisadadireta,eavariaoIEEE802.16eintroduzirsuportepara mobilidade. ParagarantirprodutosbaseadosemIEEE802.16eETSIHiperMANinteroperveis,a WiMAXdeterminouquefocar,inicialmente,osprocedimentosdetestedesubmissoe interoperabilidadeemequipamentosquesuportamacamadafsicaOFDM256eoperam nas faixas licenciadas de 2.5 GHz e 3.5 GHz e na faixa no licenciada de 5.8 GHz. OsprimeirosprodutosutilizandoatecnologiaWiMaxestoprevistosparaestarem disponveis no mercado em 2005, tanto no Brasil quanto no resto do mundo. 72. Caractersticas Tcnicas do Padro 802.16 2.1. Introduo OpadroIEEE802.16,terminadoem2001eaprovadoem8deabrilde2002,definea especificaodainterfaceareapararedessemfiometropolitanas,tambmconhecidas como sistemas fixos sem fio de banda larga. Opadro802.16daIEEEcaracterizadoporsuasaltastaxastransfernciadedados, transmitindoat134,4Mbps,embandaslicenciadas,ea75Mbpsembandasno licenciadas. Suportaumatopologiaponto-multipontoemquecadaestaobasecomunica-secomat centenas de estaes quase estacionrias de usurios. OprotocoloMACdopadro802.16suportaumavariedadedeexignciasdetrfego, incluindoatecnologiaATM(AsynchronousTransferMode)eosprotocolosbaseadosem pacotes, transmitindo de forma eficiente qualquer tipo do trfego. UmpontodiferencialdopadroIEEE802.16queainterfaceareafoiprojetadapara transmitirdadosoutrfegomultimdiaquenecessitamdealtosuportedequalidadede servio (QoS). Opadro802.16completamenteorientadoaconexesafimdegarantirqualidadede servio para a comunicao de telefonia e de multimdia, as quais no admitem atrasos. Aocontrriodo802.11b(padropararedessemfiolocais)opadro802.16utilizaum espectrovarivel,utilizandoasfaixasdefreqnciaentre10e60GHz,comumpadro alternativo(802.16a)queutilizafreqnciasentre2e11GHz.Istopermiteatingiraltas taxas de transferncia a distncias de vrios kilometros. O mecanismo de requisio e de concesso de largura de banda do padro projetado para serescalonvel,eficienteeauto-corretivo.Mesmoquandosubmetidoaumasituaode mltiplas conexes por terminal, mltiplos nveis de QoS por terminal e um grande nmero de usurios, o padro 802.16 no perde a eficincia. Devidoatodasessascaractersticasresumidasaqui,opadro802.16temgrande possibilidadedeaceitaoedeexpanso,devidoprincipalmenteanecessidadecadavez maiordetransmissesembandalargaeanecessidadedesuporteatransmisses multimdia. 82.2. Arquitetura do Protocolo A pilha de protocolos do padro IEEE 802.16 semelhante das outras redes 802, com a caractersticadepossuirumnmeromaiordesubcamadas.AFigura1mostraapilhade protocolos do padro IEEE 802.16 formada pela camada fsica e pela camada de acesso ao meio (MAC). Figura 1. Pilha de protocolos do Padro 802.16 A camada fsica especifica o espectro de freqncia, o esquema de modulao, as tcnicas decorreodeerros,asincronizaoentretransmissorereceptor,ataxadedadosea estruturademultiplexao.Acamadafsicadefinevriosesquemasdemodulao, dependendo das distncias envolvidas e conseqente relao sinal/rudo. Acimadacamadafsicaestoasfunesassociadasaosserviosoferecidosaosusurios. Estasfunesincluematransmissodedadosemframeseocontroledoacessonomeio sem fio compartilhado, sendo estes agrupados dentro da camada de acesso ao meio (MAC). OprotocoloMACdefinecomoequandoaestaobaseouosassinantespodeminiciara transmisso no canal. Como algumas camadas acima da MAC, como a ATM, precisam de qualidade de servio, o protocolo MAC capaz de alocar uma capacidade suficientemente grande do canal de radio para satisfazer as necessidades do servio. Natransmissodaestaobaseparaousurio(downlink),sexisteumtransmissor,eo protocolo MAC relativamente simples. J no caminho inverso, do usurio para a estao 9base(uplink),existemmltiplosassinantescompetindopeloaceso,resultandonum protocolo mais complexo. De acordo com este modelo, a estao base controla o sistema. A camadas MAC possui trs subcamadas, a subcamada de segurana, a subcamada da parte comumeasubcamadadeconvergnciaespecficaaoservio.Asubcamadadesegurana lida com privacidade e segurana. Na parte comum da subcamada MAC esto localizados os principais protocolos como o de gerenciamento de canais. A subcamada de convergncia de servios especficos prov funes especificas para o servio a ser oferecido, sua funo definir a interface para a camada de rede. Para o padro IEEE 802.16, os servios a serem oferecidosincluemmulticastdeudio/vdeodigitais,telefoniadigital,suporteATM,ao TCP/IP e Frame Relay. 2.2.1. A Camada Fsica Aprimeiraversodopadro802.16foidestinadaparaambientescomvisadadireta, operando em bandas de freqncia elevadas abrangendo a faixa de 10-66Ghz. J a variao 802.16afoiprojetadaparasistemasoperandoembandasentre2Ghze11Ghz.Amaior diferenaentreessasduasbandasdefreqnciaestnacapacidadedesuportarafaltade visada direta nas freqncias mais baixas (2-10Ghz), algo que no possvel nas bandas de freqncias mais elevadas (10-66Ghz). O projeto da especificao da camada fsica para a faixa de 10-66GHz utiliza modulao de portadoranica(SingleCarrier)comumataxadetransmissodeat134,4Mbps.Para permitirousoflexveldoespectrososuportadastantoconfiguraesTDD(duplexao pordivisodetempo),ondeouplinkeodownlinkdividemocanal,masnotransmitem simultaneamente, como configuraes FDD (duplexao por diviso de freqncia), onde o uplink e o downlink esto em canais separados e podem operar concorrentemente. Ambasasconfiguraessuportamumperfiladaptveldetrfego,noqualparmetrosde transmisso,incluindoosesquemasdemodulaoecodificao,podemserajustados individualmenteparacadaestaoassinante.Essacaractersticaadequadaparaos diversos tipos de trfegos que o padro suporta. No caso de voz, o trfego provavelmente simtrico em sua maior parte, porm, para acesso Internet, em geral existe maior trfego no downlink do que no uplink. OFDDsuportaestaesassinantesfull-duplex,quepodemreceberetransmitir simultaneamente,assimcomoestaessubscritoras half-duplex,as quaispodemrecebere transmitir dados, mas no simultaneamente. O trfego de downlink mapeado em slots de tempopelaestaobase.Aestaobasetemocontrolecompletoparaessesentido.O trfego uplink mais complexo e depende da qualidade de servio exigida. Paratransmissesdaestaobaseparaoassinante,opadroespecificadoismodosde operao, um buscando suportar a transmisso de um fluxo contnuo de dados, como udio e vdeo, e outro buscando suportar a transmisso em rajadas, como trafego baseado em IP.10 EmambososesquemasosdadosparaosassinantessomultiplexadosatravsdeTDM. Paraatransmissonosentidodoassinanteparaaestaobase,opadroutilizaatcnica DAMA-TDMA (Demand Assignment Multiple Access - Time Division Multiple Access). DAMA uma tcnica de atribuio da capacidade do link, que se adapta quando necessrio pararesponderamudanasnademandaentremltiplasestaes.OTDMAoperacom diviso da banda em vrios intervalos de tempo, denominados de slots, cada um dos quais corresponde a um canal de comunicao. O nmero de slots associados para vrios usos controladopelacamadaMACnaestaobaseevariadinamicamentenotempoparauma melhor performance. O padro IEEE 802.16 emprega um sistema de modulao adaptativa, com a utilizao de trsesquemasdemodulaodiferentes,quaissejam,64QAM,16QAMeQPSK.Nesse sistema, o esquema de modulao do sinal ajustado dependendo da condio do link. Quando o link de rdio de alta qualidade, usado o esquema de modulao mais elevado (64QAM).Quandoocorreaatenuaodosinal,opadropodealteraroesquemade modulao para 16QAM ou QPSK a fim de manter a qualidade da conexo e a estabilidade do link. Umavez que a intensidade do sinal na banda milimtrica caicom o aumento da distncia daestaobase,oesquemademodulaomodificadodependendoadistnciaquea estaodoassinanteseencontraemrelaoestaobase.Paraassinantesprximos usado o 64QAM, com 6 bits/baud, no caso de assinantes situados a uma distncia mdia usadoo16QAMcom4bits/baud,eparaassinantesdistantesusadooQPSKcom2 bits/baud.Osesquemas16QAMe QPSK permitemumaumento noalcance do sinal,mas trazemcomoconseqnciaareduodavazo.Afaixadeatuaodecadaesquemade modulao exemplificado na Figura 2. 11 Figura 2. Esquemas de modulao do Padro 802.16 Aspropriedadesdetransmissodouplinkoudodownlinksoassociadasacadaframe, permitindoqueosesquemasdemodulaoecodificaosejamajustadosdinamicamente paraseadaptarsmudanasnascondiesdolink.Omtododemodulaopodeser ajustadoquaseinstantaneamenteparaamelhortransfernciadedados.Essamodulao adaptvel permite o uso eficiente da largura de banda. Os perfis da transmisso so identificados atravs do Interval Usage Code (IUC). O IUC umndiceparaastabelasquecontmosparmetrosdacamadafsica,ecompostopelo DIUC(DownlinkIntervalUsageCode)epeloUIUC(UplinkIntervalUsageCode).O DIUCeoUIUCsousadosparadefinirotipodeacessoaodownlinkeaouplink, respectivamente, e o perfil associado com este acesso. OpadroutilizaumrecursoparacorreodeerrosconhecidocomoFEC(forwarderror corrector), que destinada correo de erros sem retroao, ou seja, sem a necessidade de retransmisso da mensagem. O FEC utiliza cdigos que contm redundncia suficiente para permitiradetecoecorreodeerrosnoreceptor,semrequereraretransmissoda mensagem.Atcnica decorreo deerrosutilizadaaReed-SolomonGF(256). OReed-Solomon adiciona bits extras a um bloco de dados antes da transmisso com o objetivo de recuperarosinaldepossveiserrosintroduzidosnatransmisso.Apsatransmissoo Reed-Solomon processa o bloco de dados e restaura os dados originais. Alm do Reed-Solomon, um outro cdigo interno de cumprimento constante 7 utilizado. Este tem taxa varivel entre 1/2, 3/4 e 2/3. 12Assim, o padro define 7 combinaes possveis para os tipos de modulao e codificao, como podem ser olhar na tabela 1. IDModulaoCodificaoBits Informao/smbolo Bits Informao/smbolo OFDM Taxa de Dados Mxima em 5 MHz 0BPSK1/20.5881.89 1QPSK1/21.0843.95 2QPSK3/41.52806.00 316QAM1/22.03768.06 416QAM3/43.056812.18 564QAM2/34.076016.30 664QAM3/44.585618.36 Tabela 1. Combinaes possveis para os tipos de modulao e codificao. Entrelaamento tambm usado para diminuir o efeito de rajadas de rudo. A codificao turbofoideixadacomoumacaractersticaadicionalparamelhoraracoberturae/ou capacidade do sistema, pagando complexidade e latncia na decodificao. Para assegurar que a implementao seja global, o padro 802.16 foi definido com largura de banda varivel, assim,pode ser ummltiplode 1,25 MHz, 1.5 MHz e 1,75 MHz, com um mximo de 20 MHz. O espectro de 2-11GHz no requer visada direta e direcionalidade, portanto, requer tcnicas que suportem propagao por mltiplos caminhos (propagao multipath), na qual as ondas sofrem desvios durante a sua propagao devido refrao das camadas atmosfricas. Assim,opadro802.16autilizaaMultiplexaoporDivisoemFrequnciasOrtogonais (OFDM)eoAcessoMltiploporDivisoemFrequnciasOrtogonais(OFDMA).A OFDMmuitoeficienteemambientesdispersivoscomoescritriosdetrabalho,ondeos sinaisderdiotransmitidossorefletidosdevriospontos,levandoacaminhosde propagaodiferentesatatingireventualmenteoreceptor.AtcnicaOFDMotimizaa transmisso atravs da redundncia de sinais, alm disso, alcana maiores distncias e no precisa de linha de visada. AtcnicaOFDMreduzavelocidadedetransfernciadebits,dividindoumfluxodealta velocidadeemvriosfluxosdevelocidademenor.Areduonataxadetransmisso, devidoaoaumentonaduraodossmbolostransmitidosemcadasubportadora,tornaa tcnica eficaz no combate ao desvanecimento causado pela propagao multipath. A tcnica OFDMA divide um canal em sub-canais, com cada sub-canal sendo alocado a um assinantediferente.NatcnicaOFDMAdiferentesassinantesacessamaestaobase simultaneamente utilizando diferentes canais de trfego. Os sub-canais permitem que o link 13seja balanceado de forma que o ganho do sistema seja o mesmopara o downlink e para o uplink. Soesperadasaplicaesresidenciaisparaopadro802.16a,ondeotopodostelhados muitobaixoparaseterumavisodesobstrudaaumaantenadaestaobase. Conseqentemente, deve ser esperada uma significativa propagao multipath. A Tabela 2 apresenta uma tabela comparando as caractersticas principais do padro IEEE 802.16 com sua variao, o padro IEEE 802.16a. 802.16802.16a CompletadoDezembro de 2001Janeiro de 2003 Espectro de freqncia10-66 GHz2-11 GHz Condies do canalApenas linha de visadaSuporta falta de linha de visadaTaxa de transferncia32-134,4 Mbps1-75 Mbps ModulaoQAM-64, QAM-16, QPKS Single Carrier QAM-64, QAM-16, QPKS Single Carrier OFDM 256 DuplexaoTDD/FDDTDD/FDD Larguradebandado canal 20, 25 e 28 MHzLarguradebandadocanal flexvel entre 1.25 e 20 MHz MobilidadeFixaFixa Tabela 2. Comparao entre o Padro 802.16 e o 802.16a 2.2.2. A Camada MAC Acamadadecontroledeacessoameio(MAC)correspondecamadaimediatamente acimadacamadafsica.Aestacamadaestoassociadasasfunesdefornecimentode servios para os usurios da rede. A MAC composta de trs subcamadas: subcamada de convergncia, subcamada da parte comum e subcamada de privacidade. Asubcamadadeconvergnciarealizaainterfacecomascamadassuperiores.Tal subcamada est localizada acima da camada da parte comum, que realiza as funes-chave da MAC. Abaixo da subcamada da parte comum, est localiza a subcamada de privacidade. Acamadadeacesso,comoonomesugere,determinaocaminhonoqualasestaes assinantesacessamaredeecomoosrecursosdaredeseroatribudosaelas.AMAC responsvelporexercerfunesrelacionadasaocontroledeacessoetransmissodos dados. 14OprotocoloMACIEEE802.16foiprojetadoprimeiramenteparasuportararquiteturasde rede ponto-multiponto, apesar dele tambm suportar arquiteturas ponto a ponto. As bandas de freqncias mais baixas tambm suportam topologias mesh (ou em malha). O protocolo MAC lida com a necessidade de altas taxas de bits, tanto no uplink, como no downlink.Algoritmosdeacessoedealocaodebandadevemacomodarcentenasde terminais por canal, sendo que cada terminal pode ser compartilhado por mltiplos usurios finais. Os servios que tais usurios finais exigem so diferentes em sua natureza, e incluem dados e voz, conectividade IP (Internet Protocol) e voz sobre IP (VoIP). Para dar suporte a estaamplagamadeservios,oMAC802.16acomodatantootrfegocontnuoquantoo trfego em rajadas. 2.2.2.1. Subcamada de Convergncia Especfica ao Servio Esta subcamada prov toda a transformao ou mapeamento de dados externos da rede nas Unidades de Dados do Servio (SDUs), que so recebidas pela subcamada da parte comum doMAC.IstoincluiaclassificaodeSDUsderedesexternasesuaassociaoao apropriadofluxodeserviodoMACeidentificadordeconexo(CID).Podetambm incluir funes como a supresso do cabealho da carga til. Subcamadasdeconvergnciaespecficasaotipodeservioso definidasparaATM,IPe Ethernet.OPadroIEEE802.16defineduassubcamadasdeconvergnciaespecficasao servio,demodoamapearserviosdeeparaasconexesMAC802.16:asubcamadade convergncia ATM e a subcamada de convergncia de pacotes. AsubcamadadeconvergnciaATMdefinidaparaserviosATMeasubcamadade convergnciadepacotesdefinidaparamapearserviosdepacotescomoIpv4,Ipv6, Ethernet e Virtual Local rea Networks (VLANs). A respectiva subcamada de convergncia recebe dados de camadas superiores, classifica-os como uma clula ATM ou um pacote, e passa os dados para a subcamada da parte comum do MAC. A primeira tarefa da subcamada de convergncia dividir as SDUs entre as conexes MAC apropriadas, preservar ou ativar o QoS, e permitir a alocao de banda. Em adio a estas funesbsicas,assubcamadasdeconvergnciatambmpodemrealizarfunesmais sofisticadascomosupressoereconstruodecabealhodacargatil,paramelhorara eficincia do link areo. 152.2.2.2. Subcamada da Parte Comum Estasubcamada provaprincipalfuncionalidadeMACdeacessoaosistema,alocaode largura de banda, estabelecimento de conexo e manuteno de conexo. Ela recebe dados de vrias subcamadas de convergncia, classificando-os para uma conexo MAC particular. A camada MAC do padro IEEE 802.16 orientada conexo, ou seja, todos os servios, incluindoosinerentementesemconexosomapeadosparaumaconexo.Istoprovum mecanismopararequisitarlarguradebanda,associarparmetrosdeQoSedetrfego, transportar e rotear os dados para a subcamada de convergncia apropriada, alm de outras aes associadas aos termos de servio presentes em contrato. As conexes, uma vez que estabelecidas, podem requerer manuteno ativa. As exigncias demanutenovariamdependendodotipodeservioconectado.Otrminodeuma conexogeralmenteocorresomentequandoumcontratodeserviodeclientemuda,e estimulada pela estao base ou pelos assinantes. As conexes so referenciadasatravs de Identificadores deConexo (CIDs) de 16 bits, e podemrequisitarlarguradebandaasseguradacontinuamenteoularguradebandasob demanda. CadaassinantetemumendereoMAC padro de 48-bits,queserveprincipalmentecomo um identificador de equipamento, uma vez que os primeiros endereos utilizados durante a operao so os CIDs. Aps entrar na rede, atribui-se para aos assinantes trs conexes de gerenciamento em cada direo.EstastrsconexesrefletemostrsdiferentesrequisitosdeQoSusadospor diferentes nveis de gerenciamento. So elas: 1.Conexo Base: utilizada para transferir mensagens MAC curtas e de tempo crtico, alm de mensagens RLC (Radio Link Control). 2.Conexo Primria de Gerenciamento: usada para transferir mensagens mais longas emaistolerantesaoatraso,comoasusadasparaautenticaoepara estabelecimento de conexo. 3.Conexo Secundria de Gerenciamento: usada para a transferncia de mensagens degerenciamentobaseadasempadres,comooDynamicHostConfiguration Protocol(DHCP),TrivialFileTransferProtocol(TFTP),eoSimpleNetwork Management Protocol (NMP). Almdestasconexesdegerenciamento,soalocadasconexesdetransporteaos assinantesparaosservioscontratados.Estasconexessounidirecionaisparafacilitara diferenciao entre parmetros de trfego e QoS no uplink e no downlink, sendo que estes parmetros so tipicamente atribudos em pares aos servios. 162.2.2.3. Subcamada de Privacidade O padroIEEE802.16especifica protocolos paraautenticao e privacidade.Oprotocolo deprivacidadedopadroIEEE802.16baseadonoprotocoloPKM(PrivacyKey Management) da especificao DOCSIS BPI. O protocolo PKM utiliza certificados digitais X.509comalgoritmoRSAdechavepblicaparaautenticaodosassinantesetrocade chavesdeautorizao.OPKMconstrudoaoredordeumconceitodeassociaesde segurana(ASs).Umaassociaodesegurana(AS)contminformaessobreo algoritmodecriptografiaaserutilizado,oalgoritmodeautenticaodedados,eo algoritmo para troca de chaves de criptografia de dados. Cada assinante estabelece pelo menos uma AS durante a inicializao. Cada conexo, com exceodasdegerenciamentobsico,mapeadaemumaAStantonomomentode estabelecimento de conexo como dinamicamente durante a operao. Nomomentoemqueumassinanteseconectaaumaestaobase,elesexecutamum processodeautenticaomtuacomcriptografiaRSAdechavepblica,usando certificados X.509. Apenas os assinantes so autenticados, pois o padro assume que no algorazovelumaestaobaseserclonada.Almdisso,consideradaimpossvela operao de uma estao base no autorizada sem que haja interrupo no servio. importanteressaltarqueapenasosdadosdousuriosoprotegidosnopadroIEEE 802.16,oscabealhosnoso.ParaacriptografiadosdadosusadooDES(Data EncryptationStandard)executandoemmodoCBC(CipherBlockChaining)comchaves de 56 bits ou o DES triplo com duas chaves, no qual a criptografia realizada trs vezes. TantooDEScomencadeamentodeblocosdecifras(CBC)quantooDEStriploso sistemas de chave simtrica, os quais exigem que as duas partes conheam a chave. 2.2.3. Formato da PDU MAC A PDU (Unidade de Dados de Protocolo) da camada MAC corresponde unidade de dados trocadaentreascamadasMACdaestaobaseedesuasassinantes.Ocomprimentoda PDU MAC varivel, e o seu formato mostrado na Figura 3. Figura 3. Formato da PDU MAC 17Uma PDU MAC consiste de um cabealho de tamanho fixo (6 bytes), de uma carga til de tamanho varivel e de uma verificao de redundncia cclica (CRC) opcional (4 bytes). O tamanho mximo de uma PDU MAC 2048 bytes, incluindo o cabealho, a carga til e o CRC.Otamanhomnimode6bytesquecorrespondePDUMACderequisiode largura de banda, a qual possui apenas o cabealho. AcargatildaPDUMACcontmmensagensdegernciadoMACoudadosda subcamadadeconvergncia.Existemdoisformatospossveisparaocabealho:o cabealhogenricoeocabealhoderequisiodalarguradebanda.Taiscabealhosso distinguidos pelo campo HT. No cabealho genrico, mostrado na Figura 4, o campo HT fica setado em 0 indicando que se trata de cabealho genrico. O bit EC informa se a carga til est criptografada. O campo Typeidentificaotipodequadro,informandoprincipalmenteseacompactaoea fragmentaoestopresentes.Ocampo CIindicaapresenaouaausncia daverificao CRCnofinaldaPDUMAC.OcampoEKSinformaqualdaschavesdecriptografiaest sendousada(sehouver).OcampoLENforneceocomprimentocompletodoquadro, incluindo o cabealho e o CRC. O campo CID informa a qual conexo o PDU pertence. O HCSumcampode8bitsusadoparadetectarerrosnocabealho,empregandoo polinmio x8 + x2 + x + 1. Figura 4. Formato do cabealho genrico O cabealho de requisio da largura de banda, mostrado na Figura 5, possui o campo HT setadoem1,indicandoqueocabealhoderequisiodelarguradebanda.Esse cabealho possui um campo BR, formando um nmero de 16 bits, que indica a quantidade delarguradebandanecessriaparatransportaronmeroespecificadodebytes,ouseja, indica o nmero de bytes requisitado. O campo EC sempre setado em zero, indicando que no h criptografia. O campo type, se setado em zero indica requisio de largura de banda incremental, ou se setado em 1 indica requisio agregada. 18 Figura 5. Formato do cabealho de requisio de largura de banda Almdoformatodocabealho,outradiferenaentreaPDUdesolicitaodelargurade banda e a PDU genrica que a primeira no transporta uma carga til. Trs tipos de sub-cabealhos podem estar presentes no cabealho genrico da PDU MAC, sendo a sua presena indicada pelo campo Type: 1.Sub-cabealhodegerenciamentodaconcesso:usadaporumassinantepara informarsuasnecessidadesdegerenciamentodelarguradebandaasuaestao base.Ouseja,osassinantesutilizamestecabealhoparatransportaropedidode banda sua estao base. 2.Sub-cabealhodefragmentao:contminformaesqueindicamapresenaea orientao de fragmentos de SDUs na carga til. 3.Sub-cabealho de empacotamento: usado para indicar o empacotamento de vrias SDUs em uma nica PDU. Os sub-cabealhos so considerados como sendo uma parte da carga til da PDU MAC. Os sub-cabealhos de gerenciamento da concesso e de fragmentao podem ser introduzidos na PDU MAC imediatamente depois do cabealho genrico desde que indicado pelo campo Type. Da mesma forma, o sub-cabealho de empacotamento pode ser introduzido antes de cada SDU MAC se assim for indicado pelo campo Type. 192.3. Fragmentao e Empacotamento OpadroIEEE802.16permitefragmentaoeempacotamentosimultneosparaouso eficiente da largura de banda. Os dois processos podem ser iniciados por uma estao base ou por um assinante. AfragmentaoprocessonoqualumaSDUMACdivididaemfragmentosqueso transportadosemdiversasPDUsMAC.APDUMACpossuiumsub-cabealhode fragmentaoqueincluionmerodeseqnciadofragmentoeumcampodecontrole, indicando se a PDU contm o primeiro fragmento, um fragmento intermedirio ou o ltimo fragmento. O nmero de seqncia permite que os assinantes recriem a carga til original e detectem a perda de qualquer pacote intermedirio. Caso haja perda, o assinante descartar todas as PDUs MAC em uma conexo at que um novo primeiro fragmento seja detectado ou uma PDU MAC no fragmentado seja detectada. OempacotamentooprocessonoqualdiversasSDUsMAC,ouseusfragmentos,so transportados em uma nica PDU MAC. O empacotamento possui dois esquemas. Um para as conexes que carregam as SDUs MAC de comprimento varivel e outro para conexes com SDUs MAC de comprimento fixo. O esquema para o empacotamento de SDUs MAC de comprimento fixo baseado no fato dequeocomprimentodecadaumpreviamenteconhecido,conseqentemente,noh necessidade de adicionar sub-cabealhos entre as SDUs. Tambm a fragmentao deve ser desabilitadaparaqueesteesquematrabalhe.JnoempacotamentodeSDUsMACde comprimentovarivel,sointroduzidosentrecadaSDUsub-cabealhosquecontmo comprimentodaSDUjuntocomainformaodecontroledafragmentao.Istopermite empacotamento e fragmentao simultneos. AsSDUsMACsoformatadasdeacordocomoformatodaPDUMAC,possivelmente com fragmentao e/ou empacotamento, antes de serem compartilhadas entre uma ou mais conexes, de acordocom o protocolo MAC. Aps atravessar o link areo, as PDUs MAC soreconstrudasnasSDUsMACoriginais,demodoqueasmodificaesdeformato realizadas por esta camada sejam transparentes para a entidade receptora. 2.4. Estrutura do Frame O padro IEEE 802.16 usa um frame de durao de 0.5, 1, ou 2 ms. Este frame dividido emslotsfsicoscomafinalidadedealocaodelarguradebandaedeidentificaode transies da camada fsica. Dentro de cada frame h um subframe do downlink e um subframe do uplink. O subframe do downlink inicia com uma seo de controle de frame, que possui mensagens DL-MAP e 20UL-MAP indicando as transies fsicas no downlink, assim como a alocao de largura de banda e os perfis de perda no uplink. A DL-MAP contm vrios parmetros dosistema, a fim de inform-los s novas estaes quandoelasseconectarem.AUL-MAPespecificaquandoastransiesdacamadafsica (modulaoemudanasdeFEC)ocorremdentrodosubframedodownlink,esempre aplicvel ao frame corrente. Em ambos sistemas TDD e FDD, a UL-MAP prov alocaes iniciando, no mais tardar, no prximo frame de downlink. A UL-MAP pode, contudo, alocar a partir do frame corrente, desde que os tempos de processamento e atrasos de ida-e-volta sejam observados. Aocontrriododownlink,nosubframedouplinkaUL-MAPconcedelarguradebandaa assinantesespecficos.Osassinantestransmitememseualocamentoatribudousandoo perfilespecificadonocdigodeintervalodeusodouplink(UIUC),naentradadaUL-MAP, que garante a eles a largura de banda. Comovistonaantes,oIEEE802.16MACsuportaaomesmotempoTDDeFDD.Na operao em FDD, os canais de downlink e uplink so situados em freqncias separadas. Um frame de durao fixa usado em ambas as transmisses, no downlink e no uplink. Isto facilitaousodediferentestiposdemodulaoepermitetambmousosimultneode estaes assinantes full-duplex e opcionalmente estaes assinantes half-duplex. Em sistemas de FDD, a parcela de TDM pode ser seguida por um segmento de TDMA que inclua um prembulo extra. Esta caracterstica permite o suporte melhor de assinantes half-duplex.EmumsistemaeficientementeprogramadodeFDDcommuitosassinanteshalf-duplex, alguns podem necessitar transmitir mais cedo no frame do que recebem. Devido a sua natureza half-duplex, estes assinantes perdem a sincronizao com o downlink. Assim, o prembulo de TDMA permite que eles recuperem a sincronizao. No caso do TDD, as transmisses emdownlink e em uplink dividem a mesma freqncia, masocorrememtemposdiferentes.OframedoTDDtemduraofixaecontmum subframedodownlinkeumsubframedouplink.OframedoTDDadaptvel,ouseja,a capacidade do link alocado para o downlink e uplink pode variar, a fim de fazer com que a largura de banda em cada sentido corresponda ao trfego neste sentido. 2.5. Requisio de Largura de Banda Requisiodelarguradebandaserefereaomecanismoqueosassinantesutilizampara indicar estao base que eles necessitam alocar largura de banda para o uplink. 21A requisio de largura de banda pode ser incremental ou agregada. Quando a estao base recebe uma requisio de largura de banda incremental ela somar a quantidade de largura de banda requisitada sua percepo atual de necessidade de largura de banda da conexo. Quando a estao base recebe uma requisio de largura de banda agregada ela substituir a suapercepoatualdenecessidadedelarguradebandadaconexopelaaquantidadede largura de banda requisitada. Por questes de eficincia, a maioria dos pedidos por largura debandadotipoincremental,ouseja,oassinantepedepormaislarguradebandapara uma conexo. OcampoTypedocabealhoderequisiodelarguradebandaindicasearequisio incremental ou agregada. O assinante tem uma srie de caminhos para pedir largura de banda, mas para demanda de larguradebandacontnua,comodadosCBReT1/E1,osassinantesnoprecisampedir larguradebanda,aestaobaseirconcedersemasolicitao.Umamaneiramais convencionaldepedirlarguradebandaadeenviarumaPDUMACqueconsiste simplesmente do cabealho de requisio de largura de banda, sem carga til. 2.6. Concesso de Largura de Banda DoismtodosdeconcessodelarguradebandasodescritosnaespecificaodoMAC: concessoporconexo(GrantperConnectionmode-GPC)econcessoporestao (Grant per Subscriber Station mode - GPSS), que diferem pela habilidade de alocar largura de banda apenas para uma conexo ou para o assinante como um todo, respectivamente. ParaumsistemaoperandonamodalidadeGPCasconcessesestodirigidasauma conexo especfica, e os assinantes usam a concesso somente para essa conexo. Se forem concedidasoportunidadesdetransmissoadiversasconexesdeumassinante,sero requeridasmltiplasentradasnaUL-MAPparaumdadoassinante.Istointroduzum significativo overhead. Emum sistemaque funciona na modalidade de GPSS fornecidaaoassinanteuma nica concesso de largura de banda para todas as suas conexes. A estao do assinante agrega as necessidades de todos os usurios no edifcio e faz solicitaes coletivas para eles. Quando a largura de banda concedida, a estao reparte essa largura de banda entre seus usurios, conforme seus critrios, respeitando as exigncias de QoS de suas conexes. Para sistemas que operam na faixa de 10-66GHz a modalidade GPSS a nica permitida. 222.7. Qualidade de Servio (QoS) Uma caracterstica importante que difere o padro 802.16 de outros padres para redes sem fio,queeleincluimecanismosparaoferecerQoSdiferenciadoparasuportaras necessidadesdediferentesaplicaes.Porexemplo,aplicaesdevozevdeorequerem latncia baixa, mas toleram alguma taxa de erro. Em contrapartida, as aplicaes genricas de dados no podem tolerar erros, mas a latncia no algo crtico. Dessa forma, o padro acomoda a voz, vdeo, e outras transmisses de dados usando caractersticas apropriadas na MAC. O padro IEEE 802.16 possui quatro classes de servios: 1.Servio de taxa de bits constante. 2.Servio de taxa de bits varivel de tempo real. 3.Servio de taxa de bits varivel no de tempo real. 4.Servio de melhor esforo. Cadaconexonosentidodouplinkmapeadaparaumdessesservios.Oservio associado a cada conexo no tempo de setup da conexo. 2.7.1. Servio de Taxa de Bits Constante Oserviodetaxadebitsconstante(UnsolicitedGrantService-UGS)foidefinidopara suportar servios que geram unidades fixas de dados periodicamente, tal como E1/T1 ou o servio de taxa de bits constante (CBR) do ATM. Conexesestabelecidascomoserviodetaxadebitsconstantenoemitempedidosde largura de banda para dados, em vez disso, a estao base conceder certos slots de tempo para transmitir uma quantidade predeterminada de dados em intervalos regulares. Umavezquealarguradebandaalocada,osslotsdetempoficamdisponveis automaticamente, sem que seja necessrio solicit-los. Isso elimina o overhead e a latncia depedidosdelarguradebanda,deformaaatenderoatrasoeojitterdeatrasopedidos pelos servios essenciais. Se for necessrio atender a restries ainda mais severas de jitter, um esquema de buferizao na sada utilizado. 2.7.2. Servio de Taxa de Bits Varivel de Tempo Real Oserviodetaxadebitsvariveldetemporeal(Real-TimePollingService-rtPS)se destinaaaplicaesdemultimdiacompactada(MPEGvdeo)eaoutrasaplicaesde softwaredetemporealemqueaquantidadedelarguradebandanecessriaemcadainstante pode variar, tais como voz sobre IP. Neste tipo de servio a estao base consulta 23os assinantes, a intervalos fixos, sobre a quantidade de largura de banda necessria em cada momento.Tendoemvistaqueosassinantesemitempedidosexplcitos,ooverheadea latncia do protocolo so aumentados. Esteserviosedestinaaatenderasnecessidadesdosserviosquesodinmicospor natureza, mas oferece oportunidades dedicadas de requisio para atender necessidades de tempo real. 2.7.3. Servio de Taxa de Bits Varivel no de Tempo Real Oserviodetaxadebitsvarivelnodetemporeal(Non-Real-TimePollingService-nrtPS)sedestinaatransmissespesadasquenosodetemporeal,comoaquelas relacionadas a transferncia de grandes arquivos. Esteserviopraticamenteidnticoaoserviodetemporeal,excetopelofatodequeas conexes devem utilizar oportunidades de acesso randmico para enviar pedidos de largura de banda. Tipicamente, servios agregados sobre essas conexes conseguem tolerar atrasos mais longos e so mais sensveis ao jitter de atraso. O servio de taxa de bits varivel no detemporealaplicvelparaacessoaInternetcomtaxasdegarantiasmnimasepara conexes ATM GFR. 2.7.4. Servio de Melhor Esforo Oserviodemelhoresforo(BestEffort-BE)nofornecenenhumagarantiaqueuma conexo consiga o acesso ao link. O assinante deve disputar a largura de banda com outros assinantes do servio de melhor esforo. Assolicitaesdelarguradebandasofeitasemslotsdetempomarcadosnomapado uplinkcomodisponveisparadisputa.Seumasolicitaoforbemsucedida,seusucesso sernotadonoprximomapadodownlink.Seelativersucesso,osassinantesmal sucedidosterodetentardenovomaistarde.Nemgarantiasdevazonemdeatrasoso prometidas. Os assinantes enviam pedidos por largura de banda nos slots de acesso randmico ou pelas oportunidadesdedicadasdetransmisso.Aocorrnciadeoportunidadesdedicadasest sujeita carga da rede e os assinantes no podem se basear na presena da mesma. 243. Consideraes na Instalao 3.1. Introduo Nadecisopelaimplementaodeumadeterminadatecnologiaderede,muitosfatores devem ser considerados, entretanto, as caractersticas de instalao fsica da rede e anlise de interferncias constituem fatores importantes nesta escolha, tanto em termos econmicos quanto em termos fsicos. Nocasodoprojetodeinstalaoderedessemfiometropolitanas,nodiferente.Por seremredesemqueatransmissoocorrepeloarepelofatodeatingiremgrandes distncias,osfatoresdeinterfernciatornam-secrticosedevemserpreviamente analisados para que o projeto de rede tenha sucesso. Dessaforma,analisarascaractersticasdeinstalaoedeinterfernciasdopadroIEEE 802.16constituio pontoinicial paraavaliaraviabilidade deimplementao dessetipo de rede.

3.2. Interferncias Asredessemfiotmcomoprincipalcaractersticaautilizaodomeioareoparaa transmisso de dados. Portanto, de fundamental importncia para quem esteja planejando aconstruodeumaredesemfio,estudartodasascaractersticasprpriasdessepeculiar meio de transmisso. Opadro802.16utilizaasbandasUHF,SHFeEHFquesoconhecidascoletivamente comomicroondas,porcausadeseuspequenoscomprimentosdeonda.Aaltalargurade bandaeafaixacurtafazemcomqueasmicroondassejamteisparaousoem comunicaes,entretanto,tmadesvantagemdeseremfacilmentebloqueadaspor obstculos como paredes e morros eenfraquecidas fenmenos atmosfricose tempestades como chuva e nuvens. 3.2.1. Anlise de Sinais na Faixa de Microondas Comoasmicroondasviajamemlinhareta,corre-seoriscodeobstculosatravessaremo caminho das ondas, portanto, as antenas devem estar bem localizadas a fim de se obter uma viso desobstruda. Devido a essa necessidade de viso desobstruda, as redes que utilizam microondas geralmente necessitam de repetidores. 25Um dos maiores problemas da transmisso de microondas o efeito do desvanecimento por mltiplos percursos (multipath fading), ou seja, uma onda pode ser refratada pelas camadas mais baixas da atmosfera e pode demorar uma frao a mais para chegar ao receptor. Este sinal atrasado pode entrar em fase com o sinal direto e anul-lo. O padro 802.16 divide o espectro de freqncia de rdio (RF) em blocos grandes, que se sobrepem ligeiramente, o primeiro estendendo-se de 2 GHz a 11 GHz e o segundo de 10 GHz a 66 GHz. Tendoemvistaqueopadro802.16easuavariao,opadro802.16a,empregam freqncias diferentes, as interferncias as quais eles esto sujeitos tambm so diferentes, portanto,necessrioanalisarindividualmenteoefeitodasinterfernciasemcadaum desses padres. 3.2.1.1. O Efeito das Microondas no Padro 802.16 As ondas de rdio na faixa de 10 a 60 GHz so conhecidas como ondas milimtricas. Essas ondas milimtricas tm como principal caracterstica o fato de trafegarem em linha reta, em conseqnciadisso,aestaobasepodetervriasantenas,cadaumaapontandoparaum setor diferente do terreno circundante, a fim de possibilitar a cobertura de toda a rea. Geralmente, quanto mais curta a extenso da onda, mais rpida a atenuao do sinal quando propagadoatravsdoar,enaregioacimade10GHzaatenuaoeleva-seaumnvel inicial de 0.2 dB por kilometro. A atenuao do sinal nas regies acima de 10 GHz atribuda a duas causas, absoro do vapordeguaeabsorodamolculadooxignio.Astransmissestornam-setambm cada vez mais sujeitas s circunstncias atmosfricas, particularmente chuva. A perda da distnciadatransmissoduranteperodosdepesadaprecipitaoconhecidacomo atenuao pela chuva (rain fade). Um outro problema no espectroacima de 10 gigahertz o efeito de obstruo no apenas de paredes, mas tambm da folhagem. As transmisses nestas faixas necessitam a linha de vistaabsolutamentedesobstruda,quefazobviamenteacolocaodaestaobaseser muito mais difcil. 3.2.1.2. O Efeito Microondas no Padro 802.16a Opadro802.16autilizaasmicroondasdasbandasUHFeSHF.AUHF(UltraHigh Frequency)seestendede300MHza3GHz,jaSHF(SuperHighFrequency)utilizao espectro entre 3GHz e 30GHz. 26Astransmissesqueocorremde3GHzaaproximadamente10GHzsovulnerveisao efeitoqueconhecidocomodistoropormltiploscaminhos(multipath).Adistoro consiste numa alterao da forma do sinal durante a sua propagao desde o emissor at ao receptor. Distoro multipath uma condio onde o sinal sofre interferncia dele mesmo por causa dereflexesforadafronteirafsicaconvergindocomadireodosinal,causando crescimento do nvel de sinal do receptor ou enfraquecimento. A distoro multipath causa erros nos bits recebidos pelo receptor. AsbandasSHFpossuemcomoproblemaobloqueiopelasparedes.Acimade2.5GHzas transmisses atravs das paredes ficam altamente dificultadas. Acima de 3GHz o problema ficaaindamaisacentuado,easantenasinternastornam-seimpraticveisparareceber transmisses nessa freqncia. 3.3. Licena de Uso Umpontoimportanteemprojetoderedessemfiodefinirseseroutilizadasfaixas licenciadasounolicenciadas.Ambasasescolhastmsuasvantagensedesvantagens,e cabe uma anlise custo/benefcio para definir a melhor escolha. Sabemosqueopadro802.16operaembandaslicenciadas,joaditivodopadro,o padro802.16a,suportaambostiposdefreqncias:licenciadaenolicenciada,logo,no casodasredessemfiometropolitanas,aescolhadafaixaaserutilizadateraindamaior importncia, pois limitar a escolha do padro. Paraassegurarqueossinaisderdiopermaneamlivresdeinterferncia,asfreqncias precisamserplanejadasecontroladas.Essecontrolefeitoatravsdolicenciamentodas bandasdefreqncia.Asbandaslicenciadaspermitemumafaixalivredeinterferncias, com um desempenho bem melhor do que as bandas no licenciadas, entretanto, necessitam deautorizaoprviadosrgosdecontroledeusodoespectrodefreqncias,comoa Anatel no Brasil e a FCC nos EUA, e o custo dessa licena pode ser um fator restritivo para o projeto de rede. Nacontramo,asbandasnolicenciadastmoproblemadesofrereminterferncias. Produtosqueoperemnamesmafaixadefreqncia,nomesmoambiente,podemcausar interfernciascomprometendoaperformanceouatinviabilizandoacomunicao.Em contrapartida, o custo de utilizao dessas bandas zero. Asbandaslicenciadasparaopadro802.16soasde10.5,25,26,31,38e39GHz.No caso do padro 802.16a, as bandas licenciadas so as de 3,5 GHz e 10,5 GHz para a maioria dospases,excetoparaosEstadosUnidos,ondeoWiMaxfuncionanafaixade2,5-2,7 GHz. 27A regulamentao brasileira j permite a utilizao das solues sem fio de banda larga em faixas licenciadas e no licenciadas. No Brasil, a Embratel possui a banda de 3,5 GHz e a BrasilTelecom,asbandasde3,5GHze10,5GHz.AlgunsWISPs(WirelessISP) brasileiros tambm possuem a banda de 3,5 GHz. Asbandasnolicenciadassoasde2,4GHz(faixapoluda),5,2GHzede5,8GHz.A banda de 2,4 GHz (usada tambm nasredes 802.11) considerada uma faixa livre e pode sofrerumasriedeinterferncias,nosendorecomendadaparaousonasredessemfio metropolitanas.Emcontrapartida,abandade5,8GHzpermiteaoperaoemumafaixanopoluda,havendoumatendnciadeusodessabandaparaasredessemfio metropolitanas. As faixas de 5,2GHz e 5,8 GHz, de uso sem licena, so conhecidas nos Estados Unidos como U-NII (Unlicensed access to the National Information Infrastructure) e so sujeitas a mais restries de uso do que as freqncias mais baixas, sendo explicitamente designadas apenas para transmisso de dados, no sendo permitidas para operaes de dispositivos de controle remoto ou telefones portteis. 3.4. Efeitos da Falta de Linha de Visada Quando uma onda de rdio encontra um objeto fsico em seu percurso, ela pode comportar-se de uma dessas trs formas: pode fornecer alguma de sua energia ao objeto na forma de calor, um processo denominado absoro; pode curvar-se em torno do objeto, um processo denominado difrao; ou pode ricochetear do objeto, um processo denominado reflexo. Estestrsprocessos,nosomutuamenteexclusivos,ouseja,umsinalrefletidopode imediatamenteserdifratadoenquantoencontraumcontornodiferentedoobjetoqueo reflete,eemcadacasoondeareflexoouadifraoocorre,algumaenergiaestarsendo absorvida tambm. 3.4.1. Absoro Aabsoronomudaosentidodaondaderdio,masretirasuaenergia.Tendoemvista queosinalperdeenergiasimplesmenteporserpropagadopeloespaolivre,oefeitoda absoro da energia por estruturas fsicas, tais como paredes ou rvores, favorece a reduo dadistnciaqueumaconexodeconfianapodesermantida.Asperdaspelaabsoro podemsersignificativamenteseverasapontodeinterromperinteiramenteosinal.Um exemplo disto fornecido por um parque repleto de rvores elevadas onde qualquer um que tente atravs das rvores, com um sinal de microondas, alcanar os edifcios no outro lado sercompletamenteincapaz deestabelecer umlinkareodevido aoefeito daabsoro do sinal pelas folhagens. 28 3.4.2. Reflexo Reflexo se refere modificao da direo de propagao de uma onda queincide sobre umainterfacequeseparadoismeiosdiferentes,eretornaparaomeioinicial.Areflexo ocorrequandoasondaseletromagnticassedeparamcomobstculosdedimensesmuito maiores do que seus comprimentos de onda, sendo que parte da onda atravessa o objeto e a outra parte refletida. Uma onda refletida causa um fenmeno conhecido como multipath. Multipath significa que o sinal de rdio pode viajar atravs de mltiplos trajetos para alcanar o receptor. A energia refletida pode alcanar o receptor em um nvel suficiente para fornecer um sinal utilizvel, embora mais fraco do que seria um o sinal direto. O problema aqui, entretanto, maissignificativodoqueumasimplesreduononveldosinalporqueagoraoreceptor estoperandointeiramentenoambientemultipath,eprovvelqueelesejasujeitonoa uma,masamltiplasreflexes,cadaumadasquaisinterferirseveramentecomaoutra, podendo causar o cancelamento do sinal se chegarem em fases diferentes. 3.4.3. Difrao A difrao ocorre quandoexiste um objeto obstruindo a passagem entre otransmissor e o receptoreasondasderdiosedobramemtornodasbordasdesseobjeto,resultandoem uma transmisso do feixe de luz que fica fora do eixo em relao antena do receptor. Cabe salientar que o sinal difratado no necessariamente intil, mas certamente menos tildoqueumsinaldireto.Rdiosqueoperaramnaregioacimade2Ghz,regioque atribuda geralmente aos servios sem fio de banda larga, so obstrudos facilmente. O grau aquetaistransmissesdealtafreqnciasoobstrudasexerceumagrandeinflunciana capacidade do operador da rede em registrar clientes, limitando o tamanho do mercado de assinantes. Devidoaestalimitaodeassinantescausadapelasobstrues,aindstriaprocurou tecnologiasquecontornamoumesmoatravessamtaisobstrues,sendoessatecnologia conhecida como NLOS (ausncia de linha de visada). NLOS refere-se a toda a tcnica para diminuir os efeitos de obstrues fsicas, uma vez que nenhuma tcnica ou equipamento de NLOS pode inteiramente eliminar efeitos do bloqueio. EmumaligaodeNLOS,umsinalalcanaoreceptorcomreflexes,dispersese difraes.Ossinaisquechegamaoreceptorconsistememcomponentesdotrajetodireto, dostrajetoscommltiplasreflexes,dostrajetosdifratadosnapropagaoedaenergia 29dispersada. Estes sinais possuem diferentes atrasos de propagaes e atenuao em relao ao trajeto direto. 3.4.4. Exame da Linha de Visada e da Zona Fresnel O processo de tentar estabelecer uma linha de visada desobstruda da posio do assinante estaobasebemdireto.Seforpossvelenxergarcomosolhosoubinculosaantena remotaapartirdaantenalocal,entoexisteumalinhaimaginriaentreduasantenas, podendo-seentosuporqueascondiesprviasdevisadadiretaforamencontradaseo operador tem boas chances de poder estabelecer um link de rdio. Se as obstrues cruzarem completamente essa linha imaginria, ento obviamente h uma falta linha de visada desobstruda. Se as obstrues cruzarem essa linha sem completamente chocarem-seemcimadela,entosedeveprosseguirfaseseguinte,oclculodazona Fresnel. UmaligaocomlinhadevisadarequerqueamaiorpartedaprimeirazonadeFresnel estejalivre de qualquer obstruo. Os primeiros seis dcimos da primeira zonade Fresnel devem estar livres das obstrues para assegurar uma ligao de rdio de confiana. Dessa forma,noprojetodeconstruoderedesaregrageralqueasantenasdevemestar localizadasdeformaaassegurar60%daprimeirazonadeFresnellivredequalquer obstruo.Seestescritriosnoforemobedecidosentohumareduosignificativana fora do sinal. A Figura 6 apresenta os limites para a zona Fresnel. 30 Figura 6. Zona Fresnel em ambiente WiMax Deve-sesalientarquenemtodasasobstruessoequivalentesequediferenas considerveispodemexistirentreobstruesdomesmotipo.Porexemplo,umanica rvorepodeimporemtornode15dBa20dBdeperdadosinaldependendodotipoedo tamanhodela.Umbosquepodeelevaressaperdaa30dB.Umedifciopoderepresentar umaperdatotalde30dBenquantoummontebaixopoderiaexceder40dB.Umasituao interessanteocorrequandoasrvoresbalanamnovento,asvariaesmomentneasna perda podem exceder 10dB. As distncias envolvidas nas zonas Fresnel dependem da freqncia na qual o sistema est operando,dadistnciaentreasposiesdotransmissoredoreceptoredomodelode radiao da antena utilizada. 3.5. Determinando a Arquitetura de Rede Um passo importante no incio do projeto de rede decidir qual a arquitetura de rede ser utilizada.Comosabemos,opadro802.16foiprojetadoparaarquiteturasponto-multiponto, mas a sua variao, o padro 802.16a, tambm suporta a arquitetura mesh. Dessa forma, torna-se importante ento saber as caractersticas dessas arquiteturas a fim de avaliar qual ser a melhor escolha para o projeto de rede que se deseja implantar. De uma 31formageral,asarquiteturasbsicasderedeso:pontoaponto,ponto-multipontoemesh, entretanto,possveltambmquesejamutilizadasarquiteturashbridas,consistindode uma ou mais topologias. importantesalientarqueaescolhadaarquiteturadaredelimitadapelabandade freqncianaqualooperadorderedeesttransmitindo.Umaarquiteturamesh,quando tecnicamente praticvel nas freqncias de ondas milimtricas, pode sair muito caro porque cada n se transforma basicamente em uma estao base. Deformasimilar,conexespontoapontosoraramenteencontradasabaixode3Ghz, emborasejamcertamentepossveis,vistoquealarguradebandatambmutilizadonas conexes ponto-multiponto e o potencial do lucro deste ltimo geralmente maior do que aquele associado com a venda da largura de banda total a um nico cliente, como o caso da arquitetura ponto a ponto. 3.5.1. Arquitetura Ponto a Ponto Na arquitetura ponto a ponto tem-se uma conexo dedicada, que atende isoladamente a um nico usurio, em conseqncia disso, h uma maior banda passante. Talarquitetura,entretanto,menosescalvelvistoquehpoucafacilidadedeadiode novos ns na rede. Esta a arquitetura mais usada nas regies superiores a da microonda. A Figura 7 exemplifica uma arquitetura de rede ponto a ponto. Figura 7. Arquitetura ponto a ponto 323.5.2. Arquitetura Ponto-Multiponto Paraasredesqueutilizamfreqnciasdemicroondabaixas,umaarquiteturaponto-multiponto geralmente a regra. A arquitetura ponto-multiponto permitir que o operador de rede alcance um nmero maior deassinantesaumcustomenorelimitaracentuadamenteonmeroderoteadoresede switches requeridos para a rede. Nesta arquitetura possvel atender a vrios usurios simultaneamente a partir de um nico ponto que estrategicamente posicionado para cobrir uma rea de interesse de atendimento. Aarquiteturaponto-multiponto oferecea vantagemdemenorcustoefacilidade de adio dens,mascommenorbandapassantequeasoluopontoaponto.AFigura8 exemplifica uma arquitetura de rede ponto-multiponto. Figura 8. Arquitetura ponto-multiponto Asdistribuiesponto-multipontotambmtmsidofreqentementedefendidaspara freqnciasdeondamilimtricas,maspoucosforamrealmenteconstrudos.Oproblema encontra-senatopografiadamaioriadasgrandescidades,asquaisseriamosmercados principaisparataisservios.Namaioriadessascidadesseriadifcilalcanartodosos clientes potenciais dentro do raio de cobertura de uma determinada estao base por causa de bloqueios nopercurso. E ao mesmotempo, devido o custo elevado das estaes bases, quecustamentreU$5KeU$60K,osoperadoresseriamprovavelmenteincapazesde povoaromercadocommaisdoqueduasoutrsinstalaes.Porcausadasexperincias infelizes dos operadores de rede muitas operadores tm concludo hoje que as arquiteturas ponto-multiponto so raramente aconselhveis para redes de ondas milimtricas. 333.5.3. Arquitetura Mesh Adiferenaprincipalentreaarquiteturaponto-multipontoeameshquenaarquitetura ponto-multipontootrfegoocorresomenteentreaestaobaseeosassinantes,evice-versa, enquanto que na mesh o trfego pode ser roteado atravs de outros assinantes e pode tambm ocorrer diretamente entre os assinantes. Dentrodeumaredemesh,umsistemaquetenhaumaconexodiretaparaserviosde backhaul(concentraodetrfegoempontosdasredessemfio)foradarede, denominadodeestaobasemesh.Todosossistemasrestantesdaredemeshso denominados de assinantes mesh. Dentro do contexto mesh, o uplink e o downlink so definidos como o trfego no sentido da estao base mesh e o trfego vindo da estao base mesh, respectivamente. Naarquiteturameshcadaestaodoassinantefuncionacomoumaestaoouum"n" repetidor que permitem que o trfego seja distribudo em torno de uma rede interconectada. Essacapacidadedecomunicaopormltiplosnscriaumaredemeshcomrotas alternativas para evitar os pontos de congestionamento e osobstculos delinha de visada, aprimorando ao mesmo tempo o desempenho medida que mais clientes entram na rede. Asredesmeshlimitamanecessidadedebackhaulproporcionandoaomesmotempo benefcios adicionais como roteamento dinmico otimizado e balano de carga automtico. A arquitetura mesh oferece redundncia e maior confiabilidade, associada com a facilidade de adio de novos ns rede, porm requer distncias menores entre os ns. A arquitetura mesh dentre as arquiteturas a mais cara a construir porque cada n requer um roteador. Entretanto, conforme j foi dito uma arquitetura mesh diminui a necessidade por backhaul, que, em muitos casos, o maior custo no ajuste de uma rede sem fio de banda larga. Oargumentoafavordaarquiteturameshqueasestaesbaseindividuaisemuma arquitetura ponto-multiponto no poderiam alcanar todos os clientes potenciais porcausa daslimitaesdelinhadevisada,oquenoaconteceriaemumaredemesh.Entretanto, com o surgimento de equipamentos que suportam a falta de visada direta este argumento j no to decisivo. 34 Figura 8. Arquitetura mesh 3.6. Caractersticas de Instalao do Sistema OpadroIEEE802.16,daformacomofoiinicialmenteprojetado,defineumsistema ponto-multiponto(PMP)emqueasestaesbaseeasestaesdousuriofinal comunicam-se sobre uma interface area. Osistemabasicamentecompostodeduasantenas,umaparaousurioeoutraparaa estaobase.Alocalizaodasantenasdependedequalcoberturaestsendoutilizada,a LOS ou a NLOS. ComacoberturaLOSnecessrioqueaantenadousurioestejainstaladanotopodo telhadoparapermitiravisadadiretaparaaantenadaestaobase.JacoberturaNLOS permite reduzir os custos com a instalao da antena uma vez que no requer visada direta e,portanto,nonecessitadeumagrandeestruturaparaainstalaodaantenadousurio. Alm disso, a tecnologia NLOS permite tambm a utilizao de equipamento interno para o usurio final, no qual a antena fica localizada no interior das residncias e das empresas. A distncia mxima entre as antenas varivel, no caso de um sistema operando com uma cobertura LOS, quanto mais alta estiver instalada a antena, maior ser a distncia permitida entre elas. A Figura 9 apresenta um exemplo de instalao de duas antenas, uma operando em um ambiente LOS e outra em um ambiente NLOS.35 Figura 9. Localizao das antenas em ambiente LOS e em NLOS Osequipamentosdeumsistemaderedesemfiometropolitanacompreendemestaes base,estaesterminais,conhecidastambmcomoCPE(CustomerPremisesEquipment), e,emalgunscasos,repetidores.AFigura10apresentaumsistemabsicoderede802.16 ponto-multiponto, composto de dois assinantes e uma estao base. 36 Figura 10. Instalao bsica do sistema IEEE 802.16 A estao base o local central que coleta todos osdados de epara as estaes terminais dentrodeumaclula.Asestaesbasepossuemantenascomfeixesrelativamentelargos, divididos em um ou vrios setores a fim de fornecer uma cobertura de 360 graus. A escolha doesquemadesetoresdependedoespectrodisponveledadensidadedeassinantes.Para conseguir a cobertura completa de uma rea, mais de uma estao base pode ser requerida. Os equipamentos da estao base incluem uma parte interna e uma externa, conectadas por meio de cabos. A parte externa do equipamento inclui uma unidade de radio e a antena. A parte interna inclui equipamentos para agregar e fazer backhaul do trfego do usurio. As estaes base so conectadas ao escritrio central ou ao ponto de presena (PoP) usando solues cabeadas ou solues sem fio. UmaunidadedeassinanteouCPEconsistebasicamentedeumaunidadeexternacomum radio e uma antena, conectados a uma unidade interna, basicamente um modem, que faz a interface com o usurio final. Asestaesterminaisusamantenasdirecionais,cobrindoumaestaobasee compartilhandodousodocanalderdio.UmCPEpodesuportarum,oito,oumesmo vriosusuriosfinaisdependendodomodelo.Ouseja,nicoequipamentopodeser 37dividido entre todos os assinantes no prdioou entre todos os usurios de uma redelocal, reduzindoocustocomequipamentoemanuteno.AFigura11mostraalgunstiposde CPE possveis. Figura 11. Tipos de equipamentos de CPE Conforme observado na Figura 11, o primeiro CPE serve a todos os usurios de um prdio. Almdomodem,necessrionestecasoousodeumgerenciadorparadistribuirosinal entre todos os computadores do edifcio. O segundo CPE apresentado serve somente a um nicousurioresidencial,nestecasonecessrioapenasqueomodemestejaligadoao 38computador do usurio. O ltimo CPE compartilhado por duas redes locais, neste caso necessriaautilizaodeumroteadorparadistribuirosinalsredes,apsapassagem deste pelo modem. 3.7. Anlise da Disposio dos Componentes da Rede Umdosproblemasmaisimportantesnoprocessodeplanejamentodeumaredea definio da disposio dos ns da rede que iro servir aos assinantes. Quanto mais cedo se definiressadisposio,maioresseroaspossibilidadesdesucessonaimplementaoda rede. Essa disposio dependedafreqnciaemquearedeest operando, dostipos declientes procurados, e da capacidade do equipamento. Umarede operandocomequipamentos quenecessitemdevisada direta(LOS)necessitar queaestaobaseestejalocalizadaemumaestruturasuficientementealtadeformaa permitirqueasestaesassinantesenxerguemaantenadaestaobase.Ouseja,emum ambienteLOSsernecessriodefinircommaiorprecisoostelhadosoutorresemque sero instaladas as antenas tanto dos usurios quanto da estao base. Jumsistemausandoequipamentossemlinhadevisada(NLOS)noteriapreocupaes com a altura das antenas, facilitando o projeto da rede. Tanto a operao em ambiente LOS quanto a operao em ambiente NLOS devem observar o raio mximo da clula da estao base de forma que sejam alcanados todos os possveis usuriospretendidospeloprojetoderede.UmaredeoperandocomequipamentosNLOS terumraiomenorqueumaredeoperandocomequipamentosLOS,noentanto,cada estao base poder alcanar mais clientes potenciais localizados dentro do seu efetivo raio operando com equipamentos NLOS. O raio da clula da estao base ir variar dependendo tambm do fabricante, mas de forma geraloraiomximoparaumaclulaLOSficaemtornode50kmeoraiomximopara uma clula NLOS fica em torno de 10 km. A Figura 12 apresenta um exemplo do raio de operao em LOS e em NLOS de dois diferentes tipos de estao base. 39 Figura 12. Raio de operao de duas estaes base A primeira providncia no projeto de redes 802.16 estabelecer o local para a estao base inicial e para a Central que ir operar toda a rede. A regra bsica na deciso do local onde serinstaladaaestaobasequeestesejaadequadotantoemtermosdedistribuiodo sinalquantoemtermosdeaquisiodeclientes,umavezquetaldecisoter inevitavelmente um impacto sobre a capacidade de crescimento da rede. No caso de uma rede operando em um ambiente NLOS a escolha do local relativamente simples e est relacionada basicamente com a distncia dela aos usurios finais, ou seja, a estaobasedeveestarlocalizadadeformaqueasuaclulaalcancetodososusurios pretendidos pelo projeto, alm de possibilitar a rpida incluso de outros possveis usurios. No caso de uma rede operando em um ambiente LOS, o problema principal no se resume distncia daestao baseaos usuriosfinais, umavezqueesteambiente permite atingir distnciasmaioresqueoambienteNLOS.Oproblemaprincipalestnaalturaemque ficar a antena da estao base a fim que ela possibilite uma viso desobstruda a todos os usurios da rede e, conforme o caso, s estaes base subsidirias. Nesse contexto, vrias alternativas so possveis. Uma alternativa mais bvia seria instalar aestaobaseemummorrooumontanhaquepossibilitasseumavistapanormicada cidade.Estasoluogeralmenteaidealemtermosdeminimizaodeobstrues,mas podedificultaramanutenodosequipamentosdaestaobase.Outraalternativaseriaa instalaodaestaobasedentrodaprpriareametropolitana.Nestecasoaantenada estaobasepoderiaserfixadanasestruturasmaisaltasdacidade,comotorresde televiso,oumesmo,poderiaserinstaladaumatorredeantenadeaonotopodeuma estruturamaisbaixa,maspossivelmentearegulamentaolocalnopermitirtal instalao. importantesalientarqueolocalondeestlocalizadaaCentralnodeveficarmuito prximo da torre da antena da estao base, de modo que a mesma, em caso de queda, no venha atingir a Central. 403.8. O Uso de Repetidores Comoasmicroondas viajamemlinhareta, s vezes astorresacabamficandoa distncias muitograndes.Quantomaisaltassoastorres,maisdistanteselasprecisamestar, conseqentemente,precisoinstalarrepetidoresperiodicamente.Adistnciaentreos repetidores aumenta de acordo com a raiz quadrada da altura da torre. Quanto mais alta for umatorremaislongeelapodertransmitir,paratorresde100metrosdealtura,os repetidores podem estar a at 80 kilometros de distncia. Um repetidor consiste em uma antena e em um transceiver de rdio simples. Um repetidor usanormalmenteportrsumaconexopontoapontosimplesaumaestaobase.Um repetidornotemapotencialidadedoswitchoudoroteador,elesimplesmenteestendeo alcance de uma estao base individual em um sentido dado, e usada freqentemente para alcanaralgunsclientesisoladoscujosnmerosnojustificamacriaodeumanova estao base completa. A instalao dos repetidores somente indicada em determinadas circunstncias. Em regra geral,umrepetidormenoscarodoqueumaestaobase,emboraaindasetenhaque pagarpelolocalepelordio.Pelofatodenoterinteligncia,orepetidornopode realmente aumentar a capacidade de uma rede de forma considervel, mas ele permite que ooperadorderedeestendaolimitedeclulasemumsentidoafimabrangeralguns assinantes que seriam de outra maneira inalcanveis. 3.9. Estaes Base Adicionais Diversosfatoresdevemserconsideradosnamelhorlocalizaodospontosdeacessona rede: a natureza do equipamento (linha de visada ou sem linha de visada), o efetivo alcance dotransmissordopontodeacesso,onmerodeclientespotenciaisdentrodoalcancedo transmissor, a extenso at a qual pode ser alcanado o reuso da freqncia dentro de uma rea dada, e a disponibilidade de locais apropriados a um preo acessvel. Nenhumdessesfatoresdeveserconsideradodeformaisolada.Umaredebaseadaemum grande nmero assinantes sem linha de visada ter que dispor os assinantes mais prximos das estaes base, em outras palavras, sero necessrias mais estaes base. Adensidadedapopulaodeassinanteseoalcancedostransceiversterotambm influncia onde as estaes base estaro situadas. Aadiodeestaesbasedeveserfeitaapenasquandooalcanceeacapacidadedas estaesbaseexistentesinsuficienteparaserviroqueseentendecomoumnmero razovel de clientes possveis. As operadoras sabem quando est aproximando esta situao porcausadocongestionamentocrescentedarede,efazemoajustenecessriopara encontrar um local para a nova estao base. 413.10. Agregao do Trfego Backhaulserefereconexodeumpontodeacessoouestaobaseaoequipamentoda Central ou do Ponto de Presena (PoP). Emumaredesemfiodebandalarga,geralmenteestaconexoocorresobreconexes wireline (com fio), embora seja possvel tambm em links sem fio. O backhaul representa a agregaodotrfegoderede,asomadecadatransmissodeeparaaestaobaseeum individual n do assinante. Porestarazoacapacidadedebackhauldevesersignificantementemaiordoquea capacidade de acesso individual ao link areo. No entanto, essa capacidade no necessita e no deve igualar ao que seria requerido se todos os assinantes em uma pilha transmitissem simultaneamente, porque tal possibilidade altamente improvvel. Acapacidadedebackhaulpodeserumdcimodacapacidadeagregadadetodososlinks areos individuais, apesar de que uma relao 4/1 ou 6/1 a mais prudente. Aobtenodeconexesbackhaulaumataxarazovelessencialsearedeforseoperar produtivamente.Particularmente,medidaquearedeseexpandemaisbackhaul requerido.Porestarazo,ooperadordevepreviamentedeterminarosmeiosdeobtero backhaulparadeterminadaslocalizaesantesqueumnicoelementodaredeseja colocadonolugar.Constituiumgrandeerroooperadorprimeiramenteconstruiraredee ento calcular aproximadamente as solues de backhaul. Diversas a topologias e opes de ligaes de backhaul podem ser suportadas nas estaes bases do padro IEEE 802.16, tais como: 1.Ligao de backhaul em uma estrutura cabeada, 2.Ligao de backhaul atravs de conexo ponto a ponto em microonda, 3.LigaodebackhaulemWiMax,naqualaprpriaestaobasetema potencialidade de backhaul. Isto pode ser conseguido reservando a parte da largura debandausadanormalmenteparaotrfegodousuriofinaleusando-apara finalidades de backhaul. Todas estas ligaes so mostradas na Figura 13. 42 Figura 13. Arquiteturas possveis para backhaul 434. Bibliografia SWEENEY, Daniel. WiMAX Operator s Manual: Building 802.16 Wireless Neteworks. New York: Apress, 2004. Broadband Wireless: The New Era in Communications. Disponvel em: . Acesso em 5 de julho de 2005. The IEEE 802.16 Working Group on Broadband Wireless Access Standards. Disponvel em: . Acesso em 3 de julho de 2005. Eklund, Carl. et al. 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