WIMAX

Camila MoureEzequiel Fernandes

Julian Mayer

• O que é WiMAX?Worldwide Interoperability for Microwave Access

(Interoperabilidade Mundial para Acesso por Microondas). Trata-se

de uma tecnologia de banda larga sem-fio.

• Área de Aplicação Redes Metropolitanas, capaz de atuar como alternativa a

tecnologias como cabos telefônicos e cabos coaxiais na

construção de redes comunitárias e inclusão digital.

• Em qual frequência é operado?Em uma ampla faixa de freqüência – de 2 a 66 GHz, mais

utilizado entre 2,4 a 3,5GHz.

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• Características

Espera-se que os equipamentos Wi-MAX tenham alcance de até 50Km e

capacidade de banda passante de até 70 Mbps.

• Funcionamento

O funcionamento é parecido com o do Bluetooth (no ponto de vista de

ser transmissão e recepção de ondas de rádio), usado para comunicação

entre pequenos dispositivos de uso pessoal, como PDAs, telefones

celulares de nova geração, computadores portáteis, mas também é

utilizado para a comunicação de periféricos, como impressoras,

scanners, etc. O WiMAX opera na faixa ISM (Industrial, Scientific, Medical)

centrada em 2,45 GHz, que era formalmente reservada para alguns

grupos de usuários profissionais.

WIMAX

WIMAX

• Prós- Diminui custos de infra-estrutura de banda larga para conexão com

o usuário final;

- Deverá ter uma aceitação grande por usuários;

- 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.

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• 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;

- Nas faixas de freqüência mais altas existem limitações quanto a

interferências pela chuva, causando diminuição de taxas de

transferências e dos raios de cobertura.

WIMAX

O WiMAX atualmente possui os padrões:- O “Nomádico” IEEE 802.16d (ratificado em Junho de 2004) é o padrão de

acesso sem fio de banda larga fixa (também conhecido como WiMAX Fixo)

e teve os primeiros equipamentos homologados em Janeiro de 2006 pelo

laboratório espanhol Cetecom.

- O “Móvel” IEEE 802.16e (ratificado em Dezembro de 2005) é o padrão

de acesso sem fio de banda larga móvel - WiMAX Móvel (assegurando

conectividade em velocidades de até 100 km/hora) e cujos equipamentos

estarão disponíveis no mercado em meados de 2007.

- A grande diferença entre o WiMAX "Nomádico" (ou Fixo) e o Móvel é que

o primeiro é apenas portátil (não comuta – não possui handoff - entre

ERBs em altas velocidades) e o segundo é móvel (comuta – possui

handoff - entre ERBs em velocidades de até 100 Km/h).

WIMAX

WIRELESS

O MUNDO WIRELESS - 4 grandes Grupos: (1) WPAN = Wireless Personal Area Network – transmissão de

pequenos alcances de metros: Bluetooth (1Mbps), ZigBee e UWB.

(2) WLAN = Wireless Local Area Network – transmissão de até 300m:

Wi-Fi (11Mbps).

(3) WWAN = Wireless Wide Area Network - TDMA (9,6 Kbps), CDMA

(14,4 Kbps), EDGE, UMTS GSM/GPRS, CDMA 2000 – 1xRtt e CDMA

2000 – 1xEV-DO (500kbps).

(4) WMAN = Wireless Metropolitan Area Network - "4G Proprietário",

WiMAX (70Mbps) e Mobile-FI.

WIRELESS

(1) É uma tecnologia padrão e implica em inter-operabilidade e

custo decrescente;

(2) É  mais barato de 20% a 30% que as tecnologias de banda

larga tradicionais;

(3) É NLOS (Non Line of Sight). Não precisa linha de visada das

antenas. O WiMAX “sobe morro e desce morro”;

(4) Ele tem modulação OFDM (Orthogonal frequency division

modulation). OFDM está bem posicionada e incorporada em

algumas portadoras de nova geração. Ela transmite múltiplos

sinais simultaneamente através de um cabo ou no ar (sem fios),

em diferentes freqüências, com o espaçamento ortogonal destas

freqüências para evitar interferências;

WIMAX CARACTERÍSTICAS

(5) Suporte para antenas inteligentes: O WiMAX suporta mecanismos -

que são um dos mais importantes métodos - de melhoria de eficiência

espectral em redes sem fios;

(6) O padrão IEEE 802.16d suporta duas topologias de rede:

- a ponto-multiponto e

- opcionalmente a topologia mesh (malha);

(7) Qualidade de Serviço (QoS = Quality of Service): preocupação com a

QoS que habilita a operação NLOS sem severa distorção do sinal em

função de prédios, condições do tempo (metereologia) e veículos;

(8) Suporte a FDD e TDD: O padrão WiMAX suporta as features FDD

(frequency  division duplexing) e TDD (time division duplexing) para

permitir a inter-operabilidade com sistemas celulares e outros sistemas

sem fio;

WIMAX CARACTERÍSTICAS

(9) Segurança: O padrão WiMAX já inclui medidas para

privacidade e criptografia intrínsisecas no protocolo;

(10) Opera em bandas licenciadas e não licenciadas.

As bandas licenciadas são as de 2,5 e 3,5 GHz e as não licenciadas

são as de 2,4 e 5,8 GHz;

(11) Taxa de transmissão de até 75 Mbps com canal de 20 MHZ.

Os espectros de frequências são de 2 - 6 GHz;

(12) Alcance de 50 km e em áreas de alta densidade populacional

de 8 km a 10 km;

(13) Tecnologia de BWA (Broadband Wireless Access) tanto fixa

como móvel;

(14) Transmissão de voz, vídeo  e dados.

WIMAX CARACTERÍSTICAS

WIMAX

Quem certifica o WiMAX? - O laboratório oficial selecionado para certificação do WiMAX foi o

Cetecom em Málaga, na Espanha.

- O Cetecom age como um órgão independente e testa os

produtos de WiMAX dos diferentes vendors para assegurar que

eles satisfaçam os padrões de conformidade e interoperabilidade

de WiMAX definidos pelo Fórum de WiMAX.

Como é o processo de Certificação?

O primeiro round de certificação de produtos em WiMAX foi

desenvolvido de acordo com o perfil definido pelo WiMAX Forum

para sistemas operando na freqüência de 3,5 GHz. Para cada

sistema de hardware é exigido que ele passe por uma série ampla

e muito restritiva de procedimentos de testes, consistindo de

testes de conformidade de protocolo, conformidade de RF (rádio-

frequência) e interoperabilidade a fim de obter o selo de

Certificação do WiMAX Forum.

WIMAX

• O WiMAX utiliza um sinal OFDM (Orthogonal Frequency Division

Multiplexing) em sua camada física.

A modulação OFDM é uma técnica de multiplexação que divide a

largura de banda dentre múltiplas freqüências portadoras. Neste

sistema, o fluxo de entrada dos dados é dividido dentre sub-fluxos

que reduzem a taxa destes dados que são modulados e enviados

através de diversas portadoras.

A TRANSMISSÃO WIMAX

A TRANSMISSÃO WIMAX

Espectro referente à uma portadora

A TRANSMISSÃO WIMAX

Espectro referente à 5 sub-canais sobrepostos

A TRANSMISSÃO WIMAX

• Um sinal OFDM em banda base é a soma de várias sub-portadoras

ortogonais, com os dados de cada sub-portadora sendo

independentemente modulados usando alguma forma de QAM ou

PSK. Este sinal em banda base é usado para modular uma

portadora principal, usada para transmissão via rádio freqüência.

SINAL OFDM

• Prós- elevada eficiência espectral

- imunidade contra multi-percursos (geradores dos famosos

"fantasmas" presenciados nas televisões analógicas).

- filtragem de ruído simples.

- não necessidade de visada de antena (facilidade de reflexão)

• Contras- Sistema complexo de funcionamento e implantação

- Elevado preço dos equipamentos.

SINAL OFDM

- Resistência contra resposta em freqüência nula e interferências

de frequência constante;

- Resistência contra burst de ruído ;

- COFDM geralmente possui espectro aproximadamente "branco",

o que traz algumas propriedades eletromagnéticas benignas no

que diz respeito a interferências;

- Alguns sistemas OFDM usam algumas sub-portadoras para

carregarem sinais piloto, que são usados para sincronismo.

CARACTERÍSTICAS DO SINAL OFDM

Exemplo de uma portadora

SINAL OFDM

Exemplo de duas portadoras

SINAL OFDM

Uma IFFT por período de símbolo

SINAL OFDM

Em transmissões abrangentes, os receptores podem se beneficiar pela recepção simultânea de sinais vindos de vários transmissores espalhados pelo espaço, pois a ocorrência de interferências destrutivas será limitada a um número limitado de sub-portadoras, enquanto as demais terão interferência construtiva. Este é bastante interessante para alguns países pois assim podem ser empregadas redes de freqüência única no âmbito nacional. Uma característica marcante é a redução do efeito "fantasma". O uso de redes de freqüência única também proporciona um uso mais efetivo do espectro disponível do que as redes analógicas convencionais.

Entretanto, OFDM obre com canais variantes no tempo ou com a presença de offset de frequência de alguma portadora. Além disso, devido à aplicação da FFT (Fast Fourier Transform) no transmissor, o sinal tende a ter altas taxas de peaks-to-average. Estes efeitos são enfatizadas quando vários usuários estão enviando dados para a mesma estação base.

SINAL OFDM

ParticularidadesCombinando OFDM com técnicas de correção de erro, equalização adaptativa e modulação reconfigurável, temos a COFDM cujas propriedades são:

- resistência contra dispersão óptica;

- resistência contra distorções lentas de fase e desvanecimento;

- resistência contra multi-percursos usando intervalo de guarda;

- embora sua complexidade seja elevada, COFDM possui melhor desempenho sob canais em condições realmente desafiadoras.

SINAL OFDM

As antenas

A transmissão do sinal WiMAX é bem parecida com a de um

telefone celular. Uma torre central envia o sinal para várias outras torres espalhadas e, estas, multiplicam o sinal para chegar aos receptores.

TransmissorCanopy

da Motorola

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Receptor externo: em prédios, casas, centros comerciais, sítios, etc...

Receptor interno: em notebooks, palmtops, modens externos para computadores desktop, etc...

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O mercado brasileiro para o WiMAX?

• O WiMAX no Brasil vai explodir. Esta é a percepção sobre o mercado brasileiro de WiMAX.

(1) a recente certificação WiMAX “Nomádico” de alguns equipamentos;

(2) a provável chegada do leilão das “sobras” da banda de 3,5 GHz pela ANATEL no primeiro semestre de 2006; (3) a nova aprovação em Fevereiro de 2006 do regulamento da freqüência de 2,5 GHz pela ANATEL. A freqüência de 2,5 GHz é uma forte candidata a freqüência do WiMAX Móvel.

• Várias Operadoras de telecom no Brasil estão avaliando esperar as chegadas dos equipamentos de WiMAX Móvel em 2007.

WIMAX

Quanto vai custar?• Ainda ninguém sabe ao certo. As operadoras guardam os estudos comerciais a sete chaves.

• O custo de instalação do WiMax para as operadoras deverá ser bem menor do que a tecnologia DSL.

As aplicações comerciais do WiMAX

Quando as empresas começarem a oferecer WiMAX, de início, a tecnologia não chegará a concorrer com os atuais padrões de DSL e cabo para Internet rápida. Porém, há lugares onde o cabo e o DSL não chegam, mesmo em cidades grandes e capitais. Então, as operadoras poderão preencher esse nicho de mercado, para usuários finais.

WIMAX

Os testes realizados no Brasil

Em parceria com universidades, instituições e governos, a Intel liderou testes de WiMAX no Brasil, desde 2004.

E funcionou?

Prova de fogo em Ouro Preto (MG) através da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP). Quem explica é o coordenador-executivo de todo o projeto, Américo Tristão Bernardes: "desenvolvemos algumas ações bem interessantes, como a implementação de antenas em pontos sem visada ou mesmo de difícil acesso.

WIMAX

Usamos durante um período uma kombi com três computadores, como um laboratório móvel, o qual chamamos de kombi-digital. A idéia da kombi é poder ter um pequeno laboratório móvel que possa atender comunidades distantes ou escolas pequenas em pontos mais remotos. Foi um sucesso".