wimax

5/10/2018 Wimax - slidepdf.com

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MARCELO JOSÉ PERES GOMES DA SILVA

WIMAX

Uma revolução tecnológica

Londrina2006




WIMAX


Londrina2006

Monografia apresentada ao Curso deEspecialização em Redes de Computadorese Comunicação de Dados, da UniversidadeEstadual de Londrina, como requisito parcialpara obtenção do título de Especialista.

Orientador: Prof. MsC. Fábio Cézar Martins



Silva, Marcelo José Peres Gomes daWiMax.38 f.Monografia (especialização) - Universidade Estadual de Londrina.

Centro de Ciências Exatas. Londrina, 2006.Área de concentração: WiMax.Orientador: Fábio Cézar Martins.

1. INTRODUÇÃO 2. WIMAX 3. A CHEGADA DO WIMAX 4. CARACTERISTICAS

5. FUNCIONAMENTO 6. PADRÃO IEEE 7. PILHA DE PROTOCOLO 8. RELAÇÃOENTRE IEEE 802 E MODELO OSI DA ISO 9. PERSPECTIVAS




WIMAX


Aprovado em: ________

Conceito: _________

BANCA EXAMINADORA

_______________________________________________________ Professor: FÁBIO CÉZAR MARTINS.

Presidente

_______________________________________________________ Professor:.

Membro

_______________________________________________________ Professor:.

Membro

Monografia apresentada ao Curso deEspecialização em Redes de Computadorese Comunicação de Dados, da UniversidadeEstadual de Londrina, como requisitoparcial para obtenção do título deEspecialista.



DEDICATÓRIA

Dedico esta monografiaPrimeiramente a Deus porter me dado forças paracontinuar sempre lutando eajudando a vencer.

E a todos os demais que meajudaram nessa caminhada.



SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.............................................................................................................. 092. WIMAX.......................................................................................................................... 113. A CHEGADA DO WIMAX........................................................................................... 144. CARACTERISTICAS.................................................................................................... 185. FUNCIONAMENTO ..................................................................................................... 21

5.1. Desempenho dos sistemas de transmissão Radio Freqüência .................................. 256. PADRÃO IEEE.............................................................................................................. 287. PILHA DE PROTOCOLO............................................................................................. 318. RELAÇÃO ENTRE IEEE 802 E MODELO OSI DA ISO................................. 34

8.1. Controle de Acesso ao Meio e Camada Física ......................................................... 348.2. CSMA/CD ................................................................................................................ 348.3. Redes Wireless.......................................................................................................... 358.4. Tabela de Comparação ............................................................................................. 35

9. PERSPECTIVAS ........................................................................................................... 369.1. Prós........................................................................................................................... 399.2. Contras...................................................................................................................... 39

10. CONCLUSÃO.............................................................................................................. 4111. BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................... 42



SUMÁRIO FIGURAS

FIGURA 01: Evolução do WiMax.....................................................................................11FIGURA 02: Torres de transmissão WiMax......................................................................12FIGURA 03: Antena de transmissão WiMax.....................................................................12FIGURA 04: Chips para WiMax........................................................................................14FIGURA 05: Menino usa Internet na Kombi digital, em Ouro Preto/MG......................... 16FIGURA 06: Distribuição de espectro WiMax .................................................................. 19FIGURA 07: Funcionamento Rede WiMax....................................................................... 21FIGURA 08: Modelo de uso de rede WiMax .................................................................... 22FIGURA 09: Alcance por células/torres ............................................................................ 22

FIGURA 10: Espectro FDM e OFDM............................................................................... 24FIGURA 11: Multiplexacao de Radio Freqüência – RF.................................................... 25FIGURA 12: Atenuação ..................................................................................................... 26FIGURA 13: Distorção....................................................................................................... 26FIGURA 14: Interferência.................................................................................................. 27FIGURA 15: Esvanecimento Multi-percurso..................................................................... 27FIGURA 16: Pilha de protocolos ....................................................................................... 31FIGURA 17: Aquisição de banda larga na América Latina............................................... 36FIGURA 18: Aquisição de banda larga no mundo ............................................................ 37FIGURA 19: Perspectiva em valor/ano WiMax................................................................. 38



SUMÁRIO TABELAS

TABELA 01: Opções de MAC .......................................................................................... 34TABELA 02: Padrões IEEE para Redes Wirless............................................................... 35TABELA 03: Comparação entre WiFi e Wimax .............................................................. 35



INTRODUÇÃO

A comunicação iniciou-se com a transmissão de voz utilizando o telefone elogo mais, o Fax para transmissão de dados já era reconhecido como um avanço na

comunicação. Passados os primeiros anos da micro-informática, com os históricos dos

computadores baseados nos processadores Intel 8086, 8088, 286 e 386, tornou-se

óbvio que deveria existir alguma maneira de se trabalhar em conjunto [01]. Portanto,

dados mais computador - com modem - surgia a BBS - Bulletin Board System sistema

informático, um software, que permite a ligação (conexão) via telefone a um sistema

através do seu computador e interagir com ele - e pouco tempo depois, a Internet [15].

Desta forma, as transmissões - digitais - por linhas telefônicas ou a cabo

originavam as tecnologias como ISDN, ADSL, etc… Paralelamente, a rede de celulares

evoluía e tráfego de dados em movimento tornava-se finalmente viável, além da voz

[02].

O meio de comunicação sem fio - Wireless - fica famoso, dispondo de

tecnologias como WiFi, Bluetooth, Móbile-Fi, onde o melhor desempenho em relação a

distância e velocidade destas é focado em transmissões de grandes massas de dados -

virtualmente 54Mbps, na prática 11Mbps. Desktops, laptops, palmtops, smartphones e

outros enxergam isso. Contudo, existem limitações físicas como a distância e

interferência [02].

Portanto, uma vez que, o uso das redes tornam-se indispensáveis e às

limitações das tecnologias Wireless são, de certa forma, relevantes às necessidadestecnológicas surge, como evolução de rede unguided (sem fio – sem guia) e com a

promessa de levar acesso de alta velocidade aos pontos mais remotos, geralmente

chamados de "last mile " e sem a presença de fios para acessar a web em alta

velocidade, a tecnologia denomina da como WiMax [18] .



Esta, por sua vez, atinge um raio de 50Km a 75Mbps. E começou a ser

desenvolvida pelo grupo de trabalho 802.16 do IEEE 802.16 onde, estes tinham como

foco sistemas para Metropolitan Area Network – MAN - e até antes da certificação do

padrão fixo, também conhecido como 802.16/2004, suas plataformas e serviços seenquadravam no que se chamavam de pré-WiMax [12].

Esta homologação em Janeiro de 2004 trouxe as vantagens de menor

consumo de bateria e tecnologia mais eficiente de antenas conhecida como MIMO

(Multiple-Input and Multiple-Output ) em relação ao padrão IEEE 802.16a anterior [17].

Segundo Eduardo Prado [17], hoje o rápido avanço e aceitação datecnologia deve-se aos Projetos Pilotos de WiMax ao redor do mundo em várias

operadoras de telefonia; Lançamentos dos primeiros serviços de Pré-WiMax em vários

continentes no mundo; Escolha do laboratório espanhol CETECOM em Málaga,

Espanha para certificação dos equipamentos; Interesse de várias Agências

Reguladoras de Telecomunicações ao redor do mundo em promover fortemente a

disseminação da tecnologia; Bom trabalho da ANATEL brasileira na criação de

regulamentos para estimular a disseminação nas freqüências de 2,5Ghz e 3,5Ghz

(bandas licenciadas) e 5,8Ghz (banda não licenciada); Engajamento da Intel na

promoção incansável desta tecnologia ao redor do mundo; Certificação dos primeiros

equipamentos (Aperto Networks, Redline Communications, Sequans and Wavesat) pelo

CETECOM em Janeiro de 2005; Anúncio das primeiras Base Stations de WiMax Móvel

em Fevereiro de 2006; Escolha de um novo laboratório na Ásia para certificação de

equipamentos WiMax [17].

2. WIMAX



O WiMax ou Worldwide Interoperability for Microwave Access , também

conhecida como padrão 802.16, é uma tecnologia que promove conexões sem-fio entre

dispositivos que possam sintonizar sua freqüência [02]. Desenvolvido por um consórcio

liderado pela Intel o WiMax pretende ser o fornecedor de banda larga fixa sem fios [03].

Seu raio de abrangência, sendo 50Km a 75Mbps, não é tão grande quanto

às conexões via Satélite, mas, também, não é tão restrito quanto conexões via

Wireless, contudo, é mais rápido que ambas [02].

Figura 01: Evolução do WiMax [05]

A figura 01 ilustra uma comparação de infra-estrutura a garantir uma rede

WiMax, na qual se assemelha com a estrutura para rede de celulares - uma central e

torres espalhadas estrategicamente onde, estas, multiplicam o sinal para chegar aos

receptores. [02].



Figura 02: Torres de transmissão WiMax [02]

No caso das operadoras telefônicas a estratégia, em relação ao WiMax é

a ruptura em relação à tecnologia e aos serviços que, segundo Ivone Santana [04],

quanto mais alta a freqüência, mais as antenas precisam ser orientadas para ter linha

de visada. A figura 02 ilustra, acima, a distribuição das torres de transmissão utilizadapara construir uma rede Wirless utilizando-se da tecnologia WiMax .



Figura 03: Antena de transmissão WiMax [02]

Com o WiMax a indústria incluiu algoritimos que dispensam a necessidade

de linha de visada até nas freqüências altas. A figura 03 ilustra uma antena utilizada

para transmissão da tecnologia WiMax .

O WiMax se converteu na tecnologia que une a banda larga Wireless com

essa freqüência [04]. Nas freqüências mais baixas não há essa necessidade.

O IEEE ou Institute of Electrical and Electronics Engineers certificou a

tecnologia WiMax em um padrão aberto de conexão sem fio. Logo, não é uma

tecnologia proprietária. As diretrizes e discussões ficam a cargo de um sitio - WiMax

Forúm - que é uma organização sem fins lucrativos formada por dezenas de empresas

que enxergam na tecnologia um futuro promissor [06].

O WiMax Fórum, segundo o diretor de redes sem fio da Alcatel, Edmundo

Neder, decidiu criar um sistema transparente e de total interoperabilidade com suporte à

mobilidade, devido a incompatibilidade apresentada pelo WiMax no final de 2005, onde

receberia o nome de full WiMax , o 802.16e ou 802.16/2005 [12].

3. A CHEGADA DO WIMAX



À distância de abrangência somada à velocidade descreve o porquê as

operadoras do mundo inteiro estão voltadas a tecnologia WiMax [05].

As empresas líderes são: Intel, Airspan Networks, Alvarion, AT&T, ApertoNetworks, British Telecom, Fujitsu, KT Corp, Samsung, Sprint Nextel, Wi-Lan e ZTE

Corporation [06]. A figura 04 ilustra alguns chips desenvolvidos para a tecnologia

WiMax .

Chip para WiMAX

desenvolvido pela Intel Chip para WiMAX desenvolvido

pela Fujitsu

Figura 04: Chips para WiMax [06]

Segundo Francoise Terzian [05], a Intel liderou o hanking com o

desenvolvimento do primeiro chip lançado para a tecnologia WiMax , seu lançamento foi

em Abril/2005, denominado como PRO / Wireless 5116.

A Motorola, por sua vez, lançou um sistema denominado Canopy [07].

Portanto, uma tecnologia batizada como pré-WiMax esta servindo como projetos pilotos

em empresas que integram o pelotão de testes.

Pré-WiMax são equipamentos que não foram testados para saber se

atendem ao padrão de WiMax Fixo e se também atendem a requisitos de inter-

operabilidade portanto, somente após os testes é que os equipamentos sãoreconhecidos como sendo de WiMax [08]. Esta tecnologia utiliza-se das freqüências

3,5Ghz e 5,8Ghz.

A cidade de Campinas, interior de São Paulo, dispõe de empresas

telefônicas como: Brasil Telecom, Vivo, Telefônica e a cabo: DirectNet [06] onde,



segundo, Benedito Fayan, diretor da empresa telefônica, são feitos testes em caráter

científico e com autorização da ANATEL - Agência Nacional de Telecomunicação.

Helder de Azevedo, diretor geral da DirecTV, garante, ainda que, estasolução é transparente ao usuário e atende hoje nove kilômetros da cidade de São

Paulo.

Francoise Terzian [05] explica ainda que, o prefixo pré explica-se pelo fato

de essas soluções também se basearem em OFDM ou Orthogonal Frequency Division

Multiplexing mas ainda seguem soluções proprietárias que variam conforme o

fabricante.

Em Brasília, Distrito Federal, a Intel finalizou em Dezembro/2005 os testes

em parceria com a RNP - Rede Nacional de Ensino e Pesquisa - e o MEC - Ministério

da Educação - cobrindo uma área de trinta e cinco km [05].

Segundo Max Leite, diretor de programas de tecnologia da Intel para a

América Latina, o programa se concentrou em eliminar a conexão por fio em quatro

escolas de Brasília.

Como segundo piloto no Brasil, a Intel escolheu a cidade de Ouro Preto

em Minas Gerais, pela sua estrutura, toda tombada que possui várias limitações de

cabeamento [05].

A figura 05 ilustra um exemplo deste programa. Max Leite conclui que a

idéia em Ouro Preto é construir uma cidade digital com uma velocidade de 35Mbps.



Figura 05: Menino usa Internet na Kombi digital, em Ouro Preto/MG [06]

A Motorola em Sobral, no interior do Ceará, utilizando 5,8Ghz de

freqüência implantou a tecnologia pré-WiMax na prefeitura municipal [07].

Segundo, Lourival Geraldo da Silva Junior, projetista de redes daPrefeitura de Sobral, existem três pontos remotos com distância de até cinco kilômetros

que é utilizado há dois anos como piloto da tecnologia.

O futuro do WiMax prevê um cenário totalmente em movimento, aonde os

usuários poderão se deslocar enquanto têm acesso a dados em banda larga ou a uma

sessão de transmissão multimídia em tempo real. Todas essas características ajudarão

a fazer com que WiMax seja uma solução ainda melhor para o acesso à Internet nospaíses em desenvolvimento [22].

A Intel prevê a instalação do WiMax em três fases sendo:

A primeira fase da tecnologia WiMax (baseada no padrão IEEE

802.16-2004) proporcionará conexões sem fio fixas por meio de

antes externas;

Logo mais WiMax estará disponível para instalação em

interiores, com pequenas antenas parecidas com um ponto de

acesso WiFi atual. Neste modelo fixo em interiores, WiMax

estará disponível para uso em amplas instalações de banda

larga residencial, conforme os dispositivos forem desenhados



para "instalação por parte do usuário", o que diminuirá o custo

de instalação dos provedores;

Por fim a tecnologia será integrada em equipamentos decomputação portáteis para serem compatíveis entre as áreas de

serviço de WiMax .

O desenvolvimento na América Latina conta com a Argentina sendo o

primeiro país latino-americano a contar com o WiMax , conforme indica a empresa

Millicom - que há pouco anunciou a instalação do primeiro nó WiMax na torre mais alta

da capital, Buenos Aires, no Parque da Cidade - e que já permite implementarconexões em menos de 48 horas com velocidades de até 10Mbs. "Desta maneira, algo

que antes requeria meses de preparação e altos custos de implementação, hoje se

pode realizar rapidamente com custo muito conveniente, aproveitando todas as

vantagens do mundo sem fio", diz a Millicom. Também garante que duplicará a

cobertura geográfica através da implementação da nova tecnologia incluindo, em uma

primeira etapa, as áreas metropolitanas da capital, Córdoba e Mendoza [22].



4. CARACTERÍSTICAS

O WiMax caracterizado BWA ou Broadband Wireless Access, utilizando o

padrão 802.16, também é conhecido como Air Interface for Fixed Broadband Wireless

Access Systems. As características descritas abaixo são as de maiores destaque da

tecnologia WiMax [08]:

1) O WiMax atualmente trabalha com os padrões IEEE 802.16d e

IEEE 802.16e;

2) O WiMax suporta topologias ponto-multiponto e malha-mesh ;

3) O WiMax o pera em bandas de freqüências não licenciadas -

2,4Ghz e 5,8Ghz e em bandas licenciadas 3,5Ghz e 10,5Ghz.

Existe um movimento da FCC americana de buscar mais

espectro de freqüência a partir da reengenharia de espectro nabanda da tecnologia MMDS/ITFS em 2,5Ghz buscando espaço

de freqüência para novos serviços incluindo o WiMax ;

4) A modulação OFDM utilizada no WiMax pode ser utilizada para

proporcionar a conexão, sem linha de visada, - NLOS = Non-

Line of Sight - entre estações base e equipamentos de clientes.

WiMax pode atingir um alcance de até 50Km/s, com taxas de

dados compartilhadas aproximando-se de 75Mbps em

canalização de 20Mhz;

4.1) A performance NLOS é assegurada mais fortemente

quando se está mais próximo da estação base. No alcance

máximo de 50Km/s espera-se apenas uma performance



LOS - Line of Sight . Um raio típico de BWA em NLOS varia

de 5 a 8Km/s;

5) O WiMax é uma solução de BWA completa para voz, dados evídeo - Streaming - com QoS ou Quality of Service e

seguranças intrínsecas. A segurança do WiMax suporta a

autenticação com certificados x.509 e criptografia de dados

utilizando DES - Data Encryption Standard ;

6) O WiMax pode transportar IPv4, IPv6, Ethernet ou

simultaneamente com QoS.

A figura 06 ilustra a divisão de espectro para a tecnologia WiMax para

mundo todo:

Figura 06: Distribuição de espectro WiMax [12]

O WiMax possuindo uma grande largura de banda possibilita uma

estação-base pode permitir simultaneamente o acesso de mais de 60 empresas com

conectividade do tipo T1/E1 ou centenas de residências com conexões DSL. A

tecnologia WiMax dispõe de independência de protocolo podendo, desta forma,transportar IP, Ethernet, ATM e mais.

Esta possibilita ainda, serviços agregados do tipo transmissão de voz

sobre IP (VoIP ), dados, vídeos, etc. WiMax é compatível com as antenas de telefonia



de terceira geração, chamadas de "antenas inteligentes” que, graças à emissão de feixe

demarcado, apontam constantemente ao receptor, mesmo que em movimento [22].



5. FUNCIONAMENTO

Uma vez que as antenas transmissoras espalhadas multiplicam os sinais,

o usuário receptor, precisa de uma pequena antena (receptora), conectada ao seu

computador ou notebook para estar navegando na rede mundial [06]. As figuras 07 e 08

ilustram a comunicação de forma distruibuida da tecnologia WiMax .

Figura 07: Funcionamento Rede WiMax [11]

Segundo o diretor de mobilidade digital e comunicação da Intel, Ronaldo

Miranda, a antena transmissora de sinal pode ficar, por exemplo, no topo de um prédio

multiplicando a conexão para o condomínio.



Figura 08: Modelo de uso de rede WiMax [12]

Não podendo, desta forma, ser confundido com o WiFi uma vez que o

sinal deste permite a cobertura de, no máximo, quando se utiliza roteadores genéricos

WiFi , noventa metros outdoor – ambiente externo - e cerca de quarenta e cinco metros

indoor - ambiente interno - com uma velocidade media de 11Mbps [06]. A figura 09

ilustra a área de alcance por células/torres na tecnologia WiMax .

Figura 09: Alcance por células/torres [07]

Miranda explica que no caso do WiMax , em condições ideais o sinal

alcança um raio de até 50Km com velocidade de 75Mbps. Ressalta ainda que, a

tecnologia é dependente da situação geográfica como prédios, montanhas, etc.



Sendo, desta forma, a capacidade da banda, transmitida por uma antena

de transmissão, compartilhada por todos os usuários da respectiva antena [06].

Portanto, o usuário, ainda que, seja o chamado usuário final – sinal na ultima milha –

tende a ter um sinal mais rápido às conexões banda larga disponíveis hoje.

A comunicação, entre as estações, se dão por duas formas de

autenticação, sendo uma, Open System – Sistema Aberto – onde a autenticação é

desnecessária para a comunicação entre as estações que estejam recebendo seu sinal

e, outra, Shared Key - Chave Compartilhada – onde as estações precisam provar sua

identidade para rede antes de transmitir qualquer informação para outras estações [06].

O funcionamento de autenticação, em modo infra-estrutura, é

implementado pelo Access Point [06]. Os itens ordinários abaixo descrevem a forma

seqüencial desta autenticação.

1. A estação solicitante envia um frame de autenticação para o

Access Point - AP;

2. O AP responde para estação com uma mensagem de 128 bytes

denominada Challenge Text – CT;

3. A estação solicitante criptografa o CT com a chave

compartilhada e envia para o AP;

4. O AP descriptografa o CT e compara com o que enviou. Se for

igual, a autenticação é aceita, caso contrário, rejeitada.

Portanto, cada uma dessas infra-estruturas utiliza-se da arquitetura celular

como topologia de rede.

Inicialmente a Rádio Freqüência - RF - possuía duas formas de

transmissão, sendo ambos com capacidade de 1 a 2Mbs:



Rádio de alcance limitado com FHSS - Frequency Hopping Spread

Spectrum ;

Rádio de alcance limitado com DSSS - Direct Sequence Spread

Spectrum .

Em 1999 surgiram duas novas técnicas, a figura 10 ilustra o espectro FDM

e OFDM:

OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing - com

capacidade de até 54Mbps;

HR-DSSS - High Rate Direct Sequence Spread Spectrum -capacidade de até 11Mbps.

Figura 10: Espectro FDM e OFDM [09]

A multiplexação das RFs podem ser representadas conforme ilustra a

figura 11 sendo, FDM – Divisão de Frequência e TDM – Divisão de Tempo:



FDM TDM

Figura 11: Multiplexacao de Radio Freqüência – RF - [06]

5.1. Desempenho dos sistemas de transmissão Radio Freqüência

A figura 12 ilustra a consistência de uma redução da potência do sinal ao

longo do meio de transmissão. Esta denominada de atenuação resulta da perda de

energia do sinal por absorção ou por fuga de energia que nos meios de transmissão

não guiados - espaço livre, a dispersão da energia pelo espaço pode também ser vista

como uma forma de atenuação, uma vez que a potência do sinal que atinge o receptor

é menor que a potência emitida [21].

A atenuação mede-se através da relação entre a potência do sinal em dois

pontos ao longo do meio de transmissão e é, normalmente, expressa em decibéis por

unidade de comprimento (ex: 5 dB/km). Dada a potência emitida, Pe, e a atenuação domeio de transmissão por unidade de comprimento, At, a potência, Po, ao fim de L

metros é dada por: em que os L At Pe Po ×−= valores da potência estão expressos em

dBm [21].



Emissor Receptor

Figura 12: Atenuação [21]

A atenuação pode ser compensada através da utilização de repetidores.

Nos sistemas de transmissão analógicos, os repetidores podem ser constituídos apenas

por um amplificador. Nos sistemas de transmissão digital, os repetidores podem ser do

tipo regenerativo, incluindo funções de sincronização, amostragem e decisão como se

de um receptor se tratasse. Os repetidores regenerativos “reconstroem” o sinal digital

mas, tal como um receptor, podem cometer erros de decisão e introduzir erros no

sistemas de transmissão [21]. Na figura 13 pode-se visualizar graficamente a distorção sofrida por um

sinal, uma vez que, a distorção consiste numa alteração da forma do sinal durante a

sua propagação desde o emissor até ao receptor. A distorção pode resultar do

comportamento não-linear de alguns dos componentes que compõem o percurso do

sinal ou pela simples resposta em frequência do meio de transmissão [21].

Emissor Receptor

Figura 13: Distorção [21]

Quando um sinal transmitido sofre uma determinada alteração em alguma

caracteristica por efeito de um outro sinal exterior ao sistema de transmissão ocorre-se

a denominada interferencia de sinal. Para minimizar os efeitos de transmissão é

necessário o isolamento do meio de transmissão, no caso dos meios guiados, por

blindagem, através do recurso a técnicas de transmissão balanceadas, por filtragem ou



através de técnicas de cancelamento. A Figura 14 ilustrada um sinal afectado por

interferência.

Figura 14: Interferência [21]

Nos sistemas de transmissão WiMax , rádio frequência, a propagaçãomulti-percurso provoca um outro efeito indesejado designado por esvanecimento multi-

percurso - multipath fading [21]. Um exemplo deste efeito está representado na Figura

15.

Figura 15: Esvanecimento Multi-percurso [21]



6. PADRÃO IEEE

O padrão IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers - 802 é

designado, através de um comitê dos Estados Unidos, para Redes de Computadores.

O respectivo comitê desenvolveu e publicou uma série de normas para

redes locais – LANs - e Metropolitanas – MANs - que foram adotadas mundialmente

inclusive pela ISO - International Organization for Standardization [09].

A tecnologia WiMax utilizando-se do padrão 802.16 divide-o em 802.16d e

802.16e, sendo estes distribuídos entre WiMax Fixo e WiMax Móvel respectivamente

[06]. Entretanto, ambos se diferem nos aspectos de freqüência e largura de banda.

O padrão 802.16d, ratificado recentemente em Junho/2004, é o padrão de

acesso sem fio de banda larga fixa - WiMax Fixo - cujos equipamentos efetuaram os

testes de aderência ao padrão e de inter-operabilidade no segundo semestre/2004 e

estão disponíveis comercialmente desde o primeiro semestre/2005 [08]. Este opera em

faixa de freqüências de 2 a 11Ghz com uma largura de banda de até 75Mbps.

O padrão 802.16d é uma evolução do padrão anterior 802.16a

homologado em Janeiro/2003 e já permite um menor consumo de energia e menores

CPEs - Customer Premises Equipment - como também inova na incorporação do

conceito de antena MIMO - Multiple Input and Multiple Output [08].

O padrão 802.16e, ratificado no final de 2004, é o padrão de acesso sem

fio de banda larga móvel - WiMax Móvel – Possui uma freqüência de 02 a 06Ghz e uma

largura de banda de até 15Mbps assegurando conectividade em velocidades de até

100Km/h, cujos equipamentos estarão disponíveis em 2006.



Porém, Letícia Cordeiro [12] explica que os equipamentos padronizados

da tecnologia WiMax fixa 802.16d mal começaram a chegar ao mercado e já correm o

risco de serem suplantados pela versão móvel 802.16e, padronizada no final de 2005 einviável como opção de upgrade para a versão fixa.

Letícia, afirma ainda que, ao contrário do que muitas operadoras

chegaram a pensar, a versão móvel 802.16e é incompatível com a fixa 802.16d e o que

prometia ser uma evolução natural da tecnologia para a mobilidade com um upgrade de

custos marginais virou, praticamente, um overlay de rede, com todos os pesados

investimentos que isso acarreta [12].

Marcelo Frasson, diretor de planejamento estratégico da Brasil Telecom -

Brt, explica que para a BrT a vantagem do WiMax era ser mais ágil que a licitação de

3G no Brasil, porém, com a incompatibilidade dos padrões móvel e fixo, e os primeiros

equipamentos certificados do padrão móvel programados apenas para 2007 a BrT vai

pensar em qual tecnologia investir, uma vez que o acesso à banda larga sem fio 3G

também garante [12].

O padrão 802.16 possui uma estrutura de quadro conforme descreve os

itens abaixo:

EC: informa se a carga é criptografada ou não;

Tipo: diz se há compactação ou não, fragmentação ou não;

CI: indica se há verificação final;

EK: qual chave de criptografia está sendo usada (se houver); Comprimento: fornece o comprimento completo do quadro com

cabeçalho;

Identificador de conexão: Informa a qual conexão o quadro

pertence;

CRC de cabeçalho: verificação total somente do cabeçalho.



O quadro de solicitação de banda possui um campo para quantidade de

bytes necessários para a conexão e ID da conexão. Não há dados nem CRC do quadro

todo [06].

7. PILHA DE PROTOCOLO



A tecnologia WiMax utiliza-se da pilha de protocolos utilizado no modelo

de referência OSI, no entanto, tanto as tecnologias WiFi quanto a tecnologia WiMax diferem-se do RM-OSI, para redes com cabeamentos físicos, nos mesmos aspectos.

Ou seja, contém um número maior de camadas dividindo as camadas físicas e de

enlace em duas subcamadas cada uma [06].

Desta forma, a camada física é dividida em uma subcamada que refere à

transmissão e uma subcamada referente à convergência.

Enquanto a camada de enlace divide-se em uma subcamada de

segurança, logo abaixo a parte comum da subcamada MAC e, acima desta encontra-se

a subcamada de convergência de serviços específicos [06]. A figura 12 ilustra esta pilha

de forma gráfica.

Figura 16: Pilha de protocolos [03]

Portanto, a camada física do WiMax contém as seguintes características:

Transmissão através do ar:



• Canais de frequência de rádio - Khz a Ghz;

• Infravermelho – Thz.

Três padrões:

• Espalhamento Espetral por Sequência Direta – DSSS;

• Espalhamento Espectral por Saltos em Frequência – FHSS;

• Infravermelho – IR.

Quanto mais longe da base, menor a taxa de transferência;

QAM-64 (6 bits/baud), 150Mbps;

QAM-16 (4 bits/baud), 100Mbps;

QPSK (2 bits/baud), 50Mbps;

Pode ser usado o TDD - Time Divisio Duplexing .

Enquanto a camada de enlace ou subcamada MAC possui as seguintes

características:

Protocolo DFWMAC - Distributed Foundation Wireless Media

Access Control :

• Função de coordenação: mecanismo que determina

quando uma estação pode transmitir;

• DCF – Função de Coordenação Distribuída;

• PCF – Função de Coordenação Pontual.

Subcamada de segurança: autenticação - certificados X.509 e

criptografia RSA, criptografia dos dados - DES ou DES triplo - e

verificação de integridade (SHA-1);

Todo serviço em 802.16 é orientado a conexão e toda conexão

recebe uma de 4 classes;

Parte comum da subcamada MAC: são definidos 4 classes de

serviço.

As classes de serviço da parte comum da subcamada MAC são descritas

abaixo e possuem, segundo Rebêlo, as seguintes características:



Parte 1 – Serviço de taxa de bits constante: transmissão de voz não

compactada. Alocam-se os slots de tempo e estes ficam garantidos,

sem a necessidade de novas requisições;

Parte 2 – Serviço de taxa de bits variável de tempo real: aplicaçõesde multimídia compactada e aplicações em tempo real, onde a

banda necessária pode variar. A estação-base consulta

periodicamente as estações sobre a taxa que precisam;

Parte 3 – Serviço de taxa de bits variável de tempo não-real:

transmissões pesadas, mas sem tempo real. Se as estações não

responderem às consultas por k vezes, são colocadas em um grupo

de multidifusão e a consulta é feita para o grupo. Evita-se que asestações com tráfego percam tempo com as consultas;

Parte 4 – Serviço de melhor esforço: para todos os outros tipos.

Estações concorrem ao meio.

8. RELAÇÃO ENTRE IEEE 802 E MODELO OSI DA ISO



O Controle do Enlace Lógico – LLC – especifica os mecanismos para

endereçamento de estações conectadas ao meio e para controlar a troca de dados

entre usuários da rede [09].

A operação e formato deste padrão é baseado no protocolo HDLC.

Estabelece três tipos de serviço, sendo: 1) Sem conexão e sem reconhecimento; 2)

Com conexão; 3) Com reconhecimento e sem conexão. A IEEE 802.2 define a camada

LLC para toda família de redes IEEE 802.

8.1. Controle de Acesso ao Meio e Camada Física

A função do Controle de Acesso ao Meio - MAC - é permitir que

dispositivos compartilhem a capacidade de transmissão de uma rede. Este controla o

acesso ao meio de transmissão de modo a se ter um uso ordenado e eficiente deste

meio [09]. A IEEE 802 apresenta, através da tabela 01, várias opções de MAC,

associadas a vários meios físicos, como:

802.3 802.4 802.5 802.6 802.11 802.12 802.16

MACCSMA/CD

EthernetToken bus Token-ring DQDB

CSMA

(WLAN)Prioridade

WLAN

Banda

Larga

Física

Coaxial

UTP

Fibra

Coaxial

FibraUTP Fibra Sem fio UTP Sem fio

Tabela 01: Opções de MAC [09]

8.2. CSMA/CD



Carrier -Sense Multiple Access / Collision Detection - CSMA/CD - ou

Múltiplo Acesso com Verificação de Presença de Portadora e Detecção de Colisão. No

CSMA/CD a estação verifica, primeiro, se existe alguém transmitindo no meio e só

transmite se ele está livre. No caso de detectar uma colisão a estação para de transmitir[09].

8.3. Redes Wireless

O Comitê 802 do IEEE têm os seguintes grupos de trabalho ativos

trabalhando na elaboração de normas de redes sem fio – Wireless, a tabela 02 ilustra

estas normas e grupos :

802.11 Wireless LAN (WLAN) WiFi

802.15 Wireless Personal Area Network (WPAN) Bluetooth entre outros

802.16 Broadband Wireless Access (BBWA) WiMax

802.20 Mobile Wireless Access Mobile -Fi

Tabela 02: Padrões IEEE para Redes Wirless [09]

8.4. Tabela de Comparação

A tabela 03 ilustra uma comparação entre as tecnologia de rede sem fio

Wirless e Wimax .

Tecnologia WiFi WiMax

Largura de Banda 54Mbps (11ª) 75MbpsDistância 100m 40Km

QoS Nenhum Reforçado centralmente

Cobertura Optimised for indoor non-line-of-sight (NLOS)

Optimised for outdoorNLOS

Segurança 802.11i Triple-DES, AES

Nível de Serviço Nenhum

A sustentação múltipla dosníveis diferencia orequerimento da largurade faixa

Usuários Centenas Milhares



Tabela 03: Comparação entre WiFi e Wimax [09]

9. PERSPECTIVAS

A TVA anunciou para o mês de Maio/2006 o início dos testes com WiMax

móvel em parceria com a Samsung na faixa de 2,5 GHz e a previsão da prestadora de

TV por assinatura é de que os testes sejam concluídos em Julho/2006. Letícia Cordeiro

[12] releva ainda, a observação de que esses testes abrem uma perspectiva deaproveitamento da mobilidade restrita para os operadores de MMDS, uma das

novidades da nova regulamentação anunciada pela Anatel para a faixa dos 2,5 GHz.

Segundo o resultado de um estudo divulgado em Janeiro/2006 pela Frost

& Sullivan o WiMax pode atingir no Brasil, com usuários de banda larga e voz sobre IP,

2,8 milhões de usuários ate o ano de 2010. Sendo a maior concentração na região

Sudeste do País com 45% de usuários brasileiros [13]. A figura 13 ilustra, com dados

do IDC Brasil, com um gráfico a aquisição de banda larga na América Latina. Enquanto

a figura 14 ilustra, com a dados da mesma fonte, porém, a nível mundial.



Figura 17: Aquisição de banda larga na América Latina [13]

Figura 18: Aquisição de banda larga no mundo [13]

O diretor de desenvolvimento tecnológico da Qualcomm para o Brasil e

América Latina, Paulo Breviglieri,afirma que "A telefonia de 3G é um mercado debilhões de usuários, enquanto que as previsões mais otimistas prevêem cerca de 33

milhões de usuários WiMax até 2010". Breviglieri acredita que com essa diferença de

escala, um terminal WiMax terá custo beneficio maior à tecnologia 3G.

Para a Qualcomm sua aposta em uma tecnologia de banda larga sem fio é

em uma tecnologia denominada de Flash . A mesma, segundo Breviglieri, é uma

solução de OFDM herdada com a aquisição da empresa Flarion, esta foi criada

segundo especificações do IEEE 802.20 e tem a mobilidade como requisito mandatório

[12].

Para o diretor de engenharia e planejamento da GVT, Renato Paschoareli,

o WiMax é avaliado como não sendo uma tecnologia de substituição, mas como

complemento para a tecnologia ADSL. Paschoareli, afirma ainda que o WiMax deve ser



utilizado como elemento de rede metropolitana, ou seja, como o backhaulda da rede,

uma vez que, backhaulda em redes de tecnologia Wireless , é utilizado para transmitir

voz e dados do site de uma célula para um switch de uma site central para um remoto.

Em redes com tecnologia de satélite, é utilizado para transmitir dados de um ponto parao qual ele pode ser transmitido (uplinked ) para o satélite. Ou é utilizado para transmitir

dados para um backbone de rede, da rede [16].

Afirma ainda, que se a telefônica possuir de um plano agressivo, o WiMax

será a solução imediata porém, o cabeamento deve ser utilizado como solução

definitiva. Desta forma, a tecnologia WiMax se torna como tecnologia de entrada ou

complementar à rede atual e/ou futura [12]. A figura 15 ilustra uma perspectiva emvalor/ano da aquisição WiMax .

Figura 19: Perspectiva em valor/ano WiMax [12]

As empresas Alcatel e Samsung Eletronics anunciaram um acordo e

anunciaram que o mesmo esta visando à interoperabilidade entre a infra-estrutura de

WiMax móvel da fabricante francesa, baseada no padrão IEEE 802.16e, também

conhecido como WiBro na Coréia, e os terminais moveis WiMax da empresa sul-

coreana [14].

Segundo, Paulo Bernardocki Diretor de Produtos e Tecnologia da Ericsson

Telecomunicações [20], o uso da tecnologia WiMax além de potencializar o tráfego de



vários serviços como: VoIP, Internet e vídeo broadcast em poucos anos, esta

tecnologia, proporcionará também o acesso sem fio à Internet em altíssima velocidade

estará amplamente disponível desta forma qualquer poderá estar conectado de

qualquer lugar, com acesso aos sistemas corporativos. Sendo assim, nasce otrabalhador móvel, livre dos fios da empresa [20].

9.1. Prós

Diminui custos de infra-estrutura de banda larga para conexão com o usuário

final (last mile ); Deverá ter uma aceitação grande por usuários, seguindo a tecnologia WiFi

(802.11) e diminuindo ainda mais os custos da tecnologia;

Possibilitará, segundo a especificação, altas taxas de transmissão de dados;

Possibilitará a criação de uma rede de cobertura de conexão de Internet similar

à de cobertura celular, permitindo acesso à Internet mesmo em movimento;

Existe amplo suporte do desenvolvimento e aprimoramento desta tecnologia

por parte da indústria [19].

9.2. Contras

Nos testes atualmente realizados mostrou-se como grande frustração quanto à

taxa de transmissão;

Apesar das muitas iniciativas e pesquisas, essa tecnologia ainda tem um

período de maturação a ser atingido; Pode, em alguns paises, haver sobreposição de utilização de freqüência com

algum serviço já existente;

Em alguns países a tecnologia já foi inviabilizada devido a uma política

específica para proteção do investimento de capital (CAPEX), já realizado com

licenças da tecnologia de telefonia móvel UMTS.



Nas faixas de freqüência mais altas existem limitações quanto a interferências

pela chuva, causando diminuição de taxas de transferências e dos raios de

cobertura [19].



10. CONCLUSÃO

Assim como houve na década de 90, o 3G revolucionando a indústria de

telecomunicação, haverá nesta uma nova revolução efetivada pelo WiMax porém, desta

vez no que diz respeito a capacidade e alcance da banda larga sem fio.

De certa forma, fica claro que o investimento das telefônicas na tecnologia

3G ficou duvidoso com o surgimento de tecnologias como WiMax . O surgimentoacelerado de novas tecnologias são os responsáveis destas duvidas, uma vez que, por

exemplo, hoje não é possível saber que tecnologia será padrão para os novos serviços

ou, qual seria o impacto para as indústrias de telecomunicações. Por sua vez, essas

perguntas, ainda pertinentes, convergem para a indagação principal, sobre que modelo

de negócio é ou será o mais adequado e permitirá garantir a lucratividade planejada.

Porém, é notório que o WiMax atribui a tecnologia Wireless uma evolução

relevante devido a velocidade e alcance que se pode atingir. Entretanto, o ponto de

maior evolução é o WiMax móvel, que ao se tornar compatível com o WiMax fixo se

tornará alem de evolutivo eficiente.

Portanto, a interoperabilidade e a variedade de serviços suportados pelo

802.16 vai garantir a rápida adoção, e consecutivamente estes justificaram a

expectativa de ser a próxima revolução sem fio.



11. REFERÊNCIAS

[01] Revista PCs - Serie Especial 05 - - Lucanos Editores Associados Ltda - IbereMoreira Campos - Pag. 11 - Reportagem: Ponto a ponto - Materia: Redes ponto

a ponto X ciente/servidor

[02] Acessado em 04/01/06 - fellipe - WiMax e webstandards -

http://rockgrafia.com/rs/artigo/ WiMax -webstandards/

[03] Revista PCWorld - Jun/2005 - Nº 155 - Reportagem: Capa//Wirless - Matéria:"Em toda a cidade" - Pág. 26 - Por Henrique Martin

[04] Revista Teletime - Ano 8 - Nº 84 - Dez/2005 - Reportagem: Editorial - Matéria:

"Wirless atropela o unbundling" Por Ivone Santana - Pág. 04

[05] Revista Info Exame - ano 20 - nº 231 - Junho/2005 - Zap Banda larga -

Francoise Terzian - Pag. 25 - Na velocidade do WiMax

[06] Acessado em 15/01/06 - UOL Reportagens Especiais - Entenda como funciona

a tecnologia do WiMax - Paulo Rebêlo -

http://tecnologia.uol.com.br/especiais/ultnot/2005/12/29/ult2888u131.jhtm

[07] Revista Info Exame - ano 20 - nº 231 - Junho/2005 - Tecnologia da Informação -

Zoom Tecnologias Sem fio - Pag. 43, 44

[08] Acessado em 28/01/06 - Revista do WiMax - Eduardo Prado -

http://www.wirelessbrasil.org/eduardo_prado/revista_ WiMax / WiMax 01.html

[09] Acessado em 02/02/06 – Redes IEEE 802 – Teleco -

http://www.teleco.com.br/ieee802.asp



[10] Acessado em 02/04/06 – http://wirelessbr.sites.uol.com.br/index.html

[11] Acessado em 18/01/06 - UOL Reportagens Especiais – 2006 verá o advento do

WiMax - Paulo Rebêlo -http://tecnologia.uol.com.br/especiais/ultnot/2005/12/29/ult2888u130.jhtm

[12] Revista Teletime - Ano 8 - Nº 86 - Mar/2006 - Reportagem: WiMax - Matéria:

"Evolução ou overlay?" Por Letícia Cordeiro - acessado em 17/04/06 -

http://www.teletime.com.br/revista/86/tecnologia.htm

[13] Revista Teletime - Ano 9 - Nº 85 – Jan/Jun-2006 - Reportagem: Banda Larga -Matéria: "Barômetro de mercado" - Por André Alves – Pág. 12 – Conexão

[14] Revista Teletime - Ano 10 - Nº 85 – Jan/Fev-2006 - Matéria: "Alcatel e Samsung

fomentam WiMax móvel" - Pág. 17 – News

[15] Wikipedia – A enciclopédia livre - acessado em 09/06/06 -

http://pt.wikipedia.org/wiki/BBS

[16] Glossário Tecnológico – BACKHAUL - acessado em 09/06/06 -

http://www.portaldigitro.com.br/novo/glossario_digitro.php?index=BACKHAUL

[17] Revista do WiMax - World Interoperability for Microwave Access Redes

Metropolitanas com o padrão IEEE 802.16 – Eduardo Prado – Acessado em

10/06/06 -

http://www.wirelessbrasil.org/eduardo_prado/revista_wimax/wimax01.html#intro

[18] WiMax – Quando e onde? – Ricardo Menezes – Acessado em 11/06/06 -

http://www.mobilezone.com.br/artigo8.htm

[19] Wikipédia, a enciclopédia livre – WiMax - Acessado em 11/06/06 -

http://pt.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.16#Caracter.C3.ADsticas_t.C3.A9cnicas



[20] WiMax - O novo cenário de WiMax no Brasil e no mundo – Paulo Bernardocki -

Acessado em 11/06/06 - http://www.iqpc.com.br/cgi-

bin/templates/document.html?topic=703&event=9421&document=68430&slauID=3&

[21] Alguns aspectos que condicionam o desempenho dos sistemas de transmissão

- Adriano J. C. Moreira, Jan/1999 – Acessado 12/06/06 -

http://piano.dsi.uminho.pt/netshare/adriano/Teaching/Comum/FactDegrad.html

[22] Wimax, a Internet sem fio do futuro – Especial - Leo DaCruz – Acessado em13/06/06 - http://tecnologia.terra.com.br/interna/0,,OI522341-EI4887,00.html

wimax

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