TRC305 – Introdução a Computação Móvel

Slide10-0413 (WRAN 802.22)

Prof. Jéfer Benedett Dörr@: prof.jefer@gmail.comprofjefer.wordpress.com

IEEE 802.22: Wireless Regional Area Network (WRAN)IEEE 802.22 WRANs are designed to operate in the TV broadcast bands while assuring that no harmful interference is caused to the incumbent operation, i.e., digital TV and analog TV broadcasting, and low power licensed devices such as wireless microphones.[2]The standard was expected to be finalized in Q1 2010, but was finally published in July 2011.

IEEE P802.22.1 is a standard being developed to enhance harmful interference protection for low power licensed devices operating in TV Broadcast Bands.

IEEE P802.22.2 is a recommended practice for the installation and deployment of IEEE 802.22 Systems

IEEE 802.22 WG is a working group of IEEE 802 LAN/MAN standards committee which is chartered to write the 802.22 standard. The two 802.22 task groups (TG1 and TG2) are writing 802.22.1 and 802.22.2 respectively.

IEEE 802.22: (WRAN)

O padrão, chamado de IEEE 802.22, tem como objetivo compartilhar canais de TV nas faixas de VHF e UHF, podendo formar células de até 100 km de raio. Ele se baseia na escassez que existe de transmissores de TV em regiões distantes, onde vários canais encontram-se disponíveis. Com o padrão IEE 802.22, será possível fornecer acesso banda larga nestas regiões, além de serviços como telefonia sem fio. O uso de rádios cognitivos pelo padrão irá auxiliar no desenvolvimento de sistemas futuros que utilizam a mesma tecnologia, além de complementar os atuais serviços de transmissão sem fio.

IEEE 802.22: (WRAN)

IEEE 802.22: (WRAN) Existe uma faixa de frequências que se adequa a este cenário, que vai de algumas dezenas de MHz até centenas de MHz. Quem detém o uso desta faixa atualmente quase inteira são as radiodifusoras de TV. Mas estudos mostram que em regiões remotas, grande parte dos canais nesta faixa está livre em grande parte do tempo. Pensando nisso, o IEEE iniciou um estudo sobre o primeiro padrão que utiliza rádios cognitivos, chamado de 802.22. Seu objetivo é a monitoração e alocação dinâmica de espectro para transmissão de dados em regiões rurais, podendo ter um alcance de 100 km ou mais, devido às características de propagação na banda de VHF/UHF. Os rádios cognitivos que operam no padrão IEEE 802.22 alocam dinamicamente um ou mais canais de TV, que não estão sendo utilizados, para transmissão e recepção de dados. Esta alocação pode ser em três domínios: no tempo, na frequência e no espaço. Isto permite aos rádios alterar os canais utilizados sem que o detentor primário do canal, isto é, a emissora de TV, seja prejudicada, caso esta passe a utilizar o canal naquela localidade.

IEEE 802.22: (WRAN)

O termo rádio cognitivo foi usado pela primeira vez em um artigo de 1999, cujos autores foram Joseph Mitola e Gerald Maguire (DOYLE, 2009). Eles descrevem um rádio cognitivo como sendo um rádio que adapta suas condições de funcionamento de acordo com as condições do ambiente em que ele se encontra. Esta ideia foi um caminho natural que partiu do estudo e desenvolvimento dos SDR (Software Defined Radios - Rádios Definidos por Software), também realizado por Mitola na Universidade de Estocolmo.

IEEE 802.22: (WRAN)

Os rádios cognitivos podem ser descritos, em poucas palavras, como rádios conscientes dos ambientes nos quais operam. Esta consciência permite funções que vão além das dos sistemas atuais. Em um sistema de terceira geração, é mandatório controle de potência nos móveis a fim de evitar o problema perto-distante, que é uma característica intrínseca de sistemas que utilizam espalhamento espectral.

HISTÓRICO (WRAN)

Em 2004, o FCC emitiu uma NPRM (Notice of Proposed Rulemaking – Aviso de Proposição de Regras) sobre o espectro de televisão. Isto deu origem ao grupo de trabalho do IEEE 802.22 em novembro de 2004, com o objetivo de desenvolver um sistema para redes WRAN, que seria capaz de fornecer conexão de banda larga para áreas rurais compartilhando o espectro de TV. Por volta de maio de 2006, o primeiro esboço (draft) versão 0.1 foi disponibilizado, mas ainda eram necessários trabalhos e discussões, principalmente com as emissoras de TV, que estão preocupadas com a interferência que pode ocorrer em seus canais. Atualmente, o esboço está na versão 3.2, mas ainda não foi lançado um padrão definitivo, o que era esperado para o início deste ano (CORDEIRO, CHALLAPALI e BIRRU, 2006).

Topologia (WRAN)

A topologia da rede WRAN, especificada no IEEE 802.22, é a ponto-multiponto (P-MP) ̃ A estacao base (BS - Base Station), e ́ uma antena que fornece sinal de radio para uma area cham ada celula.

Dentro da celula, poderão se associar varios equipamentos de clientes a uma BS, chamados de CPE’s (Customer Premise Equipment).

A cobertura especificada ́ de ate de uma celula de uma BS e 33 Km. Mas existe a possibilidade da cobertura chegar outras em ate 100 Km, devido as suas vantagens na frequencia em relacao a tecnologias wireless.

IEEE 802.22: (WRAN)

WRAN - Topologia

IEEE 802.22: (WRAN)

WRAN that will use UHF/VHF TV bands between 54 and 862 MHz.

WRAN - Remoto

Capacidades (WRAN)As taxas de dados que podem ser obtidas atualmente em regiões afastadas de grandes centros raramente passam de 1 Mbit/s e, geralmente, é realizada através de conexões cabeadas ou por provedores que utilizam rádios operando nas faixas não licenciadas de 2,4 GHz e 5,8 GHz.

Com base nas taxas existentes hoje em grande parte das cidades do interior, o padrão IEEE 802.22 poderia cumprir a demanda de tráfego de usuários. O sistema especifica eficiência espectral da ordem de 0,5 bit/s/Hz até 5 bits/s/Hz. Se for considerada a média deste valor, cerca de 3 bits/s/Hz, seria possível transmitir até 18 Mbit/s em um único canal de TV de 6 MHz. Considerando um número de 12 usuários acessando o mesmo canal, seria possível alocar 1,5 Mbit/s por usuário no enlace de descida. No enlace de subida, seria possível transmitir a taxas de 384 kbit/s. Estas taxas são comparáveis e até mesmo superiores a de sistemas DSL.

Exercícios

1. O que são rádios cognitivos?2. Qual a relação da WRAN com as faixas não utilizadas

do espectro de TV?3. WRAN tem um bom alcance?4. Qual a principal motivação para a pesquisa a curto

prazo na área de Rádios Cognitivos?5. Por que o espectro eletromagnético do ar é

ineficientemente utilizado?6. WRAN utiliza que tipo de modulação?7. Como o WRAN pode conectar lugares extremamente

remotos?

Referências

ARSLAN, H. Cognitive Radio, Software Defined Radio, and Adaptive Wireless Systems. University of South Florida, Tampa: Springer, 2007. BERLEMANN, L.; MANGOLD, S. Cognitive Radio and Dynamic Spectrum Access. Chichester: Wiley, 2009. ČABRIć, D. B. Cognitive Radios: System Design Perspective. Berkeley: [s.n.], 2007. CORDEIRO, C.; CHALLAPALI, K.; BIRRU, D. IEEE 802.22: An Introduction to the First Wireless Standard based on Cognitive Radios. Journal of Communications, I, n. 1, 2006. DOYLE, L. E. Essentials of Cognitive Radio. Trinity College, Dublin: Cambridge University Press, 2009. IEEE. IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee. Site do IEEE, Disponivel em: www.ieee.org SENGUPTA, S. et al. Enhancements to cognitive radio based IEEE 802.22 air-interface. ICC 2007, Glasgow, 24-28 Junho 2007. 5155-5160.

Referências

C. Cordeiro, K. Challapali, D. Birru, e S. Shankar N, ”IEEE 802.22: An Introduction to the First Wireless Standard based on Cognitive Radios”, Proceedings of the IEEE International Conference on Dynamic Spectrum Access Networks 2005, Journal of Communications, vol. 1, no. 1, april 2006.

W. Hu, D. Willkomm, L. Chu, M. Abusubaih, J. Gross, G. Vlantis, M. Gerla, eA. Wolisz, ”Dynamic Frequency Hopping Communities for Efficient IEEE 802.22 Operation”, IEEE Communications Magazine, Special Issue: ”Cognitive Radios for Dynamic Spectrum Access”, vol. 45, no. 5, May 2007.

Links

https://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.22

http://www.gta.ufrj.br/ensino/eel879/trabalhos_vf_2008_2/coutinho/

https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&sqi=2&ved=0CC0QFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.hermano.com.br%2Farquivos%2Festudos%2Fredes_computadores%2Fwran%2Fwran-artigo.pdf&ei=l75lUdSYHoy-0QGd9oGIDw&usg=AFQjCNFF6xCkCxP0Ll76f2Hu7dqQ8cUoMw&sig2=GSjSbSLmo7S-FSDzRwIE0w&bvm=bv.44990110,d.eWU

http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialieee1/pagina_1.asp

http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialieee2/pagina_2.asp

http://radio-scanner-guide.com/

Bibliografia e FontesHAYKIN, Simon; MOHER, Michael. Sistemas modernos de comunicaçãowireless. Porto Alegre:Bookman, 2008.

Geraldo R. Mateus e Antonio A.F. Loureiro. Introdução a Computação, 2004Livro - Segurança em Redes sem Fio - Aprenda a Proteger suas Informações em Ambientes Wi-Fi e Bluetooth

Tanenbaum1.5.4 LANs sem fios: 802.111.6 padroes

Kurose Cap6

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