AULA 6

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REDES II – LONGA DISTÂNCIA E 
DE ALTO DESEMPENHO 
AULA 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Gian Carlo Brustolin 
 
 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
WANs sem fio 
No estágio atual do desenvolvimento tecnológico das telecomunicações, 
as conexões de backbone de longa distância parecem estar convenientemente 
suportadas pelos cabos de fibra óptica. Conexões de última milha em centros 
urbanos também encontraram viabilidade econômica, dada a concentração de 
acessos. Há, entretanto, como já comentado, algumas lacunas de cobertura 
quando os custos de implantação óptica não se justificam tanto nos acessos de 
média distância quanto em last miles em áreas de baixa concentração de 
usuários. 
A conectividade sem fio de baixo custo para grandes velocidades e de 
médio alcance, bem como de última milha, são sonhos perseguidos pelos 
fabricantes de tecnologia e pelas operadoras há algumas décadas. Com a 
sedimentação das técnicas de modulação QAM, significativos passos foram 
dados na direção da viabilização desses sonhos. Algumas dessas tecnologias 
sem fio, como o WIMAX (IEEE 802.16), são viáveis para implementações de 
WANs públicas ao passo que o 802.11 e LoRa podem ser soluções privadas 
interessantes. A flexibilidade de implementações de radiopropagação é opção 
que preserva, ao menos em sua maior parte, os investimentos em caso de 
alterações de topologia de rede. Estes fatos nos conduzem ao estudo de 
algumas implementações destas tecnologias nesta aula. 
Segundo Guimarães (1998), os sistemas sem fio podem ser classificados 
em algumas categorias: WANs sem fio para sistemas celulares, telefonia sem fio 
ad hoc e os sistemas via satélite. 
Para possibilitar a exposição destas tecnologiais ainda restam alguns 
conceitos iniciais a apresentar. 
TEMA 1 – CONEXÕES MULTIPONTO E LINHA DE VISADA 
Alguns rádios são projetados para permitir a conexão ponto a ponto entre 
dois transceptores, outros facultam a conexão de vários transceptores a um 
ponto de acesso (ou estação base) central que gerencia a comunicação. Ainda 
é possível que tais enlaces ocorram em visibilidade ou não. Vamos elucidar estes 
conceitos a seguir. 
 
 
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1.1 Rádio PTP, PTM e MTM 
Estudamos, anteriormente, sobre radiocomunicação, transceptores que 
realizam a conexão entre dois pontos estáticos. Este radioenlace é dito enlace 
ponto a ponto ou PTP (Point to Point). As primeiras experiências de 
radiopropagação visavam, entretanto, desenvolver um equipamento de 
radiodifusão (broadcasting em inglês), ou seja, capaz de estabelecer um canal 
simplex entre uma estação de radiotransmissão e vários receptores localizados 
nas residências (fixos) ou em veículos (móveis). Esta modalidade é dita 
transmissão ponto-multiponto ou PTM. 
Figura 1 – PTM Simplex 
 
A ideia do PTM duplex não demorou a surgir. Considerando que todos 
compartilham a mesma portadora e que a estação-base possui uma potência de 
transmissão suficiente para atingir a todos os receptores, estes poderiam ter a 
função de transmissão também habilitada, permitindo a comunicação duplex 
com a base. Naturalmente a estação rádio-base (ERB) escutará a todos os 
transceptores, mas nem todos os transceptores escutar-se-ão mutualmente. Isto 
ocorre posto que as potências de transmissão (TX) destes equipamentos são 
baixas em relação à ERB. 
Para permitir a comunicação full duplex, passou-se a utilizar um par de 
portadoras, uma para TX e outra para RX. Ainda assim, vários transceptores 
poderiam entrar em TX simultaneamente, impossibilitando, neste caso, o 
 
 
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entendimento. A solução deste problema é obtida por um algoritmo de 
multiplexação do meio, reservando segmentos temporais ou espectrais para 
cada transceptor, assim surgiram os rádios PTM full duplex. 
Os transceptores PTM full duplex, por analogia ao sistema telefônico, são 
chamados de assinantes. O processo de transmissão, para os assinantes, é 
chamado de downlink ao passo que a comunicação entre assinante e ERB, 
uplink. Nesta modalidade de comunicação existirá uma “autoridade central” que 
gerenciará a comunicação entre os assinantes e a comunicação não ocorrerá 
diretamente entre eles. 
Alternativa a este modelo, em que a comunicação direta entre assinantes 
é facultada, são as redes MTM (multiponto-para-multiponto), ou mesh. Nestas 
redes os assinantes ganham o nome de nós e cada nó comunica-se com o outro 
sem a necessidade do gerenciamento central (Flickenger, 2008, p. 53). 
Figura 2 – Comunicação MTM 
 
Fonte: Flickenger, 2008, p. 54. 
Redes mesh exigem que cada nó tenha capacidade de processamento e 
e roteamento mas, justamente por essa característica, são bastante resilientes 
e flexíveis quanto à sua expansão. Naturalmente a complexidade maior dos nós 
restringe o desempenho em relação aos modelos PTP e PTM. 
1.2 Enlace LOS e NLOS 
Como estudamos anteriormente, a transparência dos meios à OEM 
depende da frequência. Objetos refletem, refratam ou absorvem a onda de rádio 
conforme a frequência de operação. Dito de outra forma, o mesmo objeto pode 
 
 
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ser transparente, refratando a onda, em uma dada frequência, mas, quando 
operamos em frequências mais altas, passa a refletir, apresentando opacidade, 
por vezes, completa, à onda. Esta característica física das OEMs nos permite 
imaginar que determinados radioenlaces só são viáveis na ausênciade objetos 
na linha de visada entre a antena de RX e a de TX. Tais enlaces são ditos LOS 
(Line of Sight) ou de visada direta. 
Figura 3 – Enlace Micro-ondas satelital em LOS 
 
Enlaces em frequências mais baixas (abaixo de 1 GHz, por exemplo) 
podem operar mesmo com interposição de objetos sólidos, com perdas 
aceitáveis. A operação de telefonia celular, na proximidade dos 800 MHz, é um 
bom exemplo de operação sem linha de visada direta. Estes enlaces são ditos 
NLOS (Not in Line of Sight) ou sem visada direta. Devemos comentar que 
mesmo enlaces de SHF podem operar em NLOS desde que sejam aceitáveis 
perdas significativas no nível do sinal recebido. 
O desenvolvimento de técnicas de modulação por espalhamento 
espectral (spread spectrum em inglês), a exemplo do QAM e QPSK, que 
permitem SNR baixas, facultou a radiocomunicação PTN NLOS de banda larga, 
com altas taxas de transmissão. O WIMAX é um exemplo de aplicação desta 
tecnologia. 
 
 
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TEMA 2 – WIMAX 
 O crescimento da demanda por conectividade, em paises como o Brasil, 
no início deste milênio, não foi atendido plenamente pela infraestrutura existente. 
Soluções sem fio, como o WLL (Wireless Local Loop), precisaram ser 
rapidamente implantadas. Este atendimento de última milha, entretanto, estava 
focado em voz e canais de baixa velocidade. Sistemas mais poderosos, 
operando em frequências acima de 2 GHz, foram desenvolvidos para permitir a 
conectividade de banda larga. 
O LMDS (Local Multipoint Distribution Systems ou sistemas de 
distribuição local multiponto) foi a primeira resposta da indústria que permitiu a 
conexão de vários usuários fixos locais em banda larga (Andrews et al., 2007). 
O WIMAX (Wordwide Interoperability for Microwave Access, ou 
interoperabilidade mundal para acessos em micro-ondas) foi idealizado como um 
padrão mundial de interoperabilidade, para redes sem fio em altas frequências e 
para altas taxas de transmissão. A ideia do IEEE seria padronizar protocolos e 
tecnologias, como feito nos protocolos PCM e de multiplexação óptica, de forma 
que a operação poderia ser transparente aos diversos fabricantes porventura 
existentes. O sistema, baseado em transmissão sem fio ponto-multiponto, teria 
foco em redes MAN (Metropolitan Area Networks) urbanas públicas (Fey, 2015, 
p. 232). 
O padrão recebeu o código IEEE 802.16 e pode ser descrito, em sua 
aplicação PTM, por aproximação, como um sistema celular fixo voltado à 
transmissão de dados, uma vez que a estação-base de rádio pode suportar 
vários “assinantes”, maso padrão original os supõe fixos. As primeiras 
implementações apontavam para a solução definitiva de acesso de last mile de 
banda larga à internet (Andrews et al., 2007). O padrão estabelece, também, as 
diretivas de desenho para um segmento da rede operando em PTP, idealizado 
para as conexões entre estações-base ou entre a estação-base e o backbone 
da operadora. 
2.1 Camada Física 
O IEEE 802.16 é um padrão que evoluiu de um sistema PTM LOS para 
um sistema PTM NLOS. Esta evolução só foi possível graças ao 
desenvolvimento das técnicas de modulação multifrequenciais já apresentadas. 
 
 
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O WIMAX, originalmente, utiliza OFDM (Orthogonal Frequency Division 
Multiplexing) como técnica de multiplexação que consiste em dividir um sinal de 
alta velocidade em sub-sinais de menor velocidade, transmitindo cada um deles 
em uma frequência sub-portadora. Esta técnica “alarga” os pulsos de cada sub-
sinal, reduzindo a interfrência intersimbólica. O surgimento do WIMAX móvel, 
IEEE 802.16e incluiu alguma complexidade extra com alocação dinâmica das 
sub-portadoras para os assinantes. 
Da mesma maneira que estudamos no TDM clássico, cada assinante 
receberá um slot que, no caso do WIMAX, será uma reserva dedicada de tempo 
e sub-portadora. Um assinante com maior demanda de dados poderá receber 
mais de um slot dedicado. O algoritmo de multiplexação marcará, então, os slots 
para que, na fase de demultiplexação, possam ser remontados em um único 
feixe de dados. O processo de transmissão para os assinantes (downlink) se dá 
em rajadas espaçadas. Nos espaços entre rajadas, abre-se a janela de uplink. 
As técnicas usadas garantem boa qualidade e taxa de transmissão em distâncias 
de até 50 km. 
Há um protocolo de garantia de qualidade implementado pelo CqICh 
(Chanel-quality Indicator Chanel). O CqICh é um canal de retorno do assinante 
que fornece, à estação-base, dados sobre a qualidade de recepção, permitindo 
ajustes. No sentido contrário, a qualidade é garantida pela leitura dos cabeçalhos 
enviados regularmente durante o uplink, ditos midambles. 
Nas implementações atuais, o WIMAX pode escolher entre processos de 
modulação diversos (QAM 16, QAM 64, QPSK ...) de forma a otimizar a relação 
sinal-ruído. A adaptabilidade da estação-base pode ocorrer, hipoteticamente, a 
cada rajada de downlink. 
A velocidade de conexão, dada esta flexibilidade nas técnicas 
transmissão, pode variar a cada rajada. 
2.2 Camada de acesso ao meio – MAC 
Como estudamos anteriormente, a camada física apresenta grande 
flexibilidade, de forma a preservar a qualidade e estabilidade do serviço. Uma 
camada física fléxivel, entretanto, demandará uma camada de controle de maior 
complexidade. 
A camada MAC deve, inicialmente, prover a interface entre a camada 
física e a camada de transporte. Os pacotes vindos da camada de transporte são 
 
 
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ditos MSDUs (MAC Service Data Units ou unidades de dados do serviço MAC). 
Estes pacotes, hipoteticamente, podem ser originados em qualquer protocolo de 
transporte, porém, as implementações mais recentes têm focado em pacotes IP. 
Os MSDUs serão, então, transformados em unidades de dados do protocolo 
(MPDU), que poderão ter tamanhos variados em função das taxas de 
transmissão envolvidas e do padrão de qualidade de transmissão. 
Os MPDUs foram desenhados para suportar serviços de controle de fluxo 
como aqueles associados ao MPLS ou outros protocolos de qualidade fim a fim 
IP. 
Facilidades de economia de bateria, como modo de operação suspenso 
ou de hibernação, são possibilitadas por implementações no protocolo de 
sinalização. Estas facilidades são importantes para clientes móveis ou fixos sem 
fontes de alimentação perenes. O protocolo de sinalização permite que o 
dispositivo negocie previamente, com a estação-base, períodos de desligamento 
absoluto. Estes períodos podem crescer exponencialmente até um valor 
máximo, em caso de inatividade prolongada. 
Períodos de hibernação indefenidos também podem ser estabelecidos. 
Nestes casos, o dispositivo é registrado em um conjunto predefinido de 
estações-base. Ao entrar em hibernação, o dispositivo não manterá 
comunicação alguma com qualquer base. Na eventualidade do endereçamento 
de um pacote para o dispositivo em hibernação, as estações-base predefinidas 
endereçam o dispositivo, este, então, responde à estação de melhor qualidade 
de sinal e o canal é estabelecido. Naturalmente, esta facilidade indica a 
necessidade de uma base de dados de assinantes compartilhada entre as 
estações-base. A Figura 4 ilustra esta ideia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 4 – Base de dados do WIMAX 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 A base de dados é dita MIB (Mannagement Information Base) e recebe 
informações prévias da operadora, bem como informações advindas do 
dispositivo no momento da conexão. 
2.3 Antenas 
Antenas para radio propagação, em sistemas WIMAX, do lado da 
estação-base, não diferem fisicamente daquelas usadas em sistemas WiFi de 
grande capacidade. Algumas antenas, de alto ganho, com refletores planos, 
foram desenhadas para o atendimento às interconexões NLOS de longa 
distância, assemelhando-se a um prato plano de duas ou três dezenas de 
centímetros de diâmetro. 
As facilidades de economia de energia e de QoS, implementáveis no 
WIMAX, o tornaram uma opção viável para atendimentos em topografias 
complexas ou em soluções de interconexão segura de dados. Assim, do lado 
 
 
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dos dispositivos de acesso, soluções de miniaturização dos dispositivos 
propagantes precisavam ser implementadas. O grande problema de 
implementação é a flexibilidade do WIMAX, em relação à tecnologia de 
modulação, que exige antenas reconfiguráveis (Shi; Ding, 2015). A Figura 5 
mostra uma microantena, reconfigurável eletronicamente, implentável 
diretamente em placas de circuito impresso. 
Figura 5 – Antena microstrip para WIMAX 
 
Crédito: Flávio Oliveira. 
Os sistemas WIMAX entraram em relativa obsolescência com a evolução 
das redes celulares na direção da transmissão de dados. Fato é que os padrões 
IEEE 802.16 estabelecem, como já comentamos, redes complexas que contam 
com QoS e gerenciamento de enlace, facilidades parcamente suportadas em 
redes de telefonia celular. Desta forma, é possível o uso do WIMAX como last 
mile de redes de alto desempenho. Esta aplicação não pode ser implementada, 
ao menos no momento atual, por redes celulares. Mesmo com esta importante 
diferença de qualidade, boa parte dos potenciais clientes do WIMAX foram 
absorvidos por redes de telefonia celular, retendo os investimentos nesta 
tecnologia. 
 
 
 
 
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TEMA 3 – TELEFONIA CELULAR 
O sistema de telefonia celular, quando de sua criação, tinha foco exclusivo 
em voz. Uma restrita banda de dados foi, em seguida, idealizada para 
transmissão de pequenas mensagens de texto, os SMSs, sigla advinda do inglês 
Short Message Service. Este serviço, ainda em operação, permite a transmissão 
de até 160 caracteres de texto e marcou o início da digitalização da comunicação 
celular. 
Os sistemas celulares, dado o exposto, não fariam parte do conjunto de 
soluções para redes de longa distância. Os sistemas evoluíram, entretanto, para 
permitir tráfego de banda larga com razoável qualidade. Este fato tornou a 
conexão celular uma possível alternativa de conectividade em situações 
limítrofes. Para que possamos entender qual a aplicabilidade deste sistema, 
devemos analisar muito brevemente a telefonia celular. 
3.1 Os Primeiros sistemas Celulares 
A comunicação móvel captou usuários com extrema velocidade e a busca 
por facilidades, que ultrapassavam a mera comunicação de voz, tornou-se uma 
pressão constante sobre as operadoras do sistema móvel celular. Esta pressão 
rapidamente se traduziu em novos produtos e novas tecnologias. 
Os saltos tecnológicos em telefonia celular foram batizados de “gerações”,assim surgiram as siglas 3G, 4G e 5G, identificando, respectivamente, a terceira, 
quarta e quinta geração do sistema. Isto nos leva a pensar sobre as duas 
primeiras gerações, nas quais todos os conceitos básicos de telefonia celular 
foram edificados. 
Como já comentamos, os primeiros sistemas (primeira geração) eram 
voltados à comunicação de voz. Tratava-se de sistemas analógicos de rádio, nos 
quais o sinal de voz é modulado diretamente sobre a portadora de 
radiofrequência. Estes sistemas ditos AMPS (Advanced Mobile Phone System 
ou sistema avançado de telefonia móvel) entraram em operação em 1983 nos 
Estados Unidos. São sistemas PTM que utilizam multiplexação FDM sobre 
modulação FM. Havia duas bandas (A e B), operando na faixa de 800 MHz, que 
disponibilizavam 416 canais simultâneos. Os detalhes de operação deste 
sistema não são importantes para nosso estudo, mas o conceito de células e 
 
 
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de roaming, posteriormente padronizados pela EIA 553, são a base de todas as 
gerações futuras. 
As células são áreas de cobertura de determinado conjunto de 
frequências. Uma ERB divide a região de cobertura em sete células não 
interferentes. Este conceito, ao primeiro momento, parece inútil, mas quando 
várias ERBs operam proximamente o padrão demonstra sua utilidade. 
Na figura a seguir, os círculos demarcam as áreas de cobertura de cada 
ERB. Cada cor representa uma área com características não interferentes com 
as demais cores. Como facilmente se observa, o esquema das multicélulas 
faculta a cobertura de determinadas regiões por mais de uma ERB. Esta solução 
permite a troca de conexão de um assinante em movimento entre duas ERBs 
contíguas sem que seja necessária a desconexão, ou a interrupção da conexão. 
As ERBs são conectadas a uma CCC (Central de Comutação e Controle), 
a qual se conecta com o restante da rede pública, permitindo a interconexão com 
redes de telefonia fixa, outras operadoras celulares ou à internet. A CCC 
gerencia a conexão dos assinantes e auxilia no processo de troca de ERBs 
conforme o assinante se afasta de uma ERB ou quando a qualidade do sinal 
sofre degradação. 
Figura 6 – Sistema celular 
 
 
 
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Os sistemas de primeira geração cederam espaço para sistemas digitais, 
que utilizam amostragem da voz pelo método PCM. Estes sistemas, de 
transmissão digital de voz serão ditos de segunda geração. Como a 
comunicação, entre ERB e assinante, passa a ocorrer pela transmissão de 
conjuntos de bits, a limitação de uso do sistema apenas para voz perde o sentido 
e surgem os primeiros PCSs (Personal Communication Systems) que associam 
facilidades de conexão de dados à capacidade inicial de voz. 
Esta segunda geração possui vários padrões, ainda operacionais, como 
GSM e EDGE. Estes sistemas permanecem ainda como âncoras de 
interoperabilidade dos sistemas de gerações posteriores, bem como atendem às 
contingências operacionais. Sua cobertura e potência de transmissão típicas são 
maiores que as gerações mais novas, o que permite manter a operação em caso 
de falha de ERB próxima. 
Estes sistemas, de segunda geração, podem suportar taxas de 
transmissão de dados, por assinante, inferiores a 9,6 kbps e permitiram, pela 
primeira vez, a utilização do módulo de identificação de usuário, dito SIM 
(Subscriber Identification Module), e de criptografia de canal. 
3.2 3G, 4G e 5G 
Consolidada a tendência à presença de dados, simultaneamente à 
disponibilidade de voz, o ITU (União Internacional das Telecomunicações) criou 
o padrão nomeado de IMT-2000, que estabelecia regras para este 
compartilhamento. 
Os novos padrões, de fato, são evoluções dos sistemas GSM e CDMA. 
Os mais populares no Brasil são 1xEV-DO, com downlink de 2,4 Mbps e uplink 
de 153 kbps e WCDMA, originário do GSM, com uplink e downlink 
compartilhando banda de 5 Mbps. Em ambos os casos, modulações de 
espalhamento como QAM e QPSK, com constelações de até 16 variações, são 
utilizadas para permitir o trânsito estável de dados em condições ruidosas. 
A convergência efetiva entre voz e dados foi prometida pelos fabricantes 
na quarta geração. 4G não é, antagonicamente ao 3G, um padrão internacional, 
mas sim uma designação dada as tecnologias sem fio convergentes que 
surgiram após o IMT-2000 (Oliveira et al., 2018). 
O objetivo básico das tecnologias 4G (por vezes dita LTE do inglês Long 
Term Evoluntion) é a garantia de qualidade de serviço para comunicação 
 
 
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multimídia tanto quanto de serviços de voz e dados mantendo compromisso de 
otimização de rede. Dito de outra forma, o 4G busca a melhor relação de entrega 
de serviços para dada condição de rede, otimizando dinamicamente a utilização 
dos recursos da rede e do assinante. 
Por ser uma rede convergente, toda a comutação se dá por pacotes. A 
arquitetura (dita SAE ou System Architecture Evolution) divide o controle de 
roteamento em dois planos, um principal, dito MME (Mobility Management Entity) 
e um secundário, do usuário, dito SGW (Serving Gateway). A figura a seguir 
ilustra a arquitetura utilizada. 
Implementando técnicas semelhantes, em seu estágio de rádio 
transmissão, ao 3G, as tecnologias 4G voltam-se totalmente para o roteamento 
IP, adaptando a comutação de pacotes tradicionais, em redes com fio, para a 
realidade wireless. Além disso, o 4G deve ser plenamente compatível com os 
legados, permitindo a coexistência de assinantes, operando em gerações 
anteriores. 
Figura 7 – Arquitetura SAE 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
As taxas de transmissão possíveis no 4G são 100 Mbps de download e 
50 Mbps de upload. O WIMAX, estudado anteriormente neste capítulo, pode ser 
enquadrado como uma tecnologia de quarta geração. 
 
 
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Finalmente, abordaremos muito rapidamente o 5G. As técnicas utilizadas 
no 4G, embora extremamente eficientes, apresentam algumas lacunas quando 
delas se exige baixa latência e altas taxas de conexão por usuário. Tais 
demandas são, entretanto, novas, advindas, principalmente, de aplicações IoT 
(como câmeras de vigilância), realidade aumentada, sistemas de saúde e 
streaming de vídeo. 
Estas demandas migraram de aplicações profissionais corporativas para 
o cotidiano das redes móveis, pressionando a qualidade e desempenho destas 
redes, originalmente pensadas para usos menos complexos. O núcleo de 
roteamento e a interface rádio dos sistemas 4G não suportariam, 
consistentemente, este novo tráfego (Oliveira et al., 2018). 
Algumas evoluções do entendimento das redes de computadores, como 
técnicas de flexibilização da arquitetura de roteamento por softwares e 
virtualização, quando associadas às poderosas técnicas de controle de 
cobertura por antenas inteligentes, facultaram um salto tecnológico nas redes 
sem fio móveis, capaz de atender às novas demandas de rede. A pirâmide, a 
seguir, apresenta algumas destas demandas quando associadas às limitações 
das redes legadas. 
 
 
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Figura 8 – Novas demandas para redes móveis 5G 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
A rede 5G foi pensada para manter a operabilidade legada, bem como 
tirar proveito de área de cobertura WIMAX e WiFi. Desta forma, a ideia da divisão 
de planos de roteamento, introduzida no 4G, é mantida e ampliada no 5G. 
Separa-se, no 5G, efetivamente, o roteamento ligado ao plano usuário 
(PU), do plano de controle (PC), mantêm-se o SGW do usuário e acrescenta-se 
um gateway de pacotes da rede (PGW). A figura a seguir ilustra a arquitetura 
comentada. Como é possível observar, as mudanças e upgrades no PU são 
independentes do PC, permitindo, assim, acréscimos de banda a um dado 
usuário sem que o sistema de controle precise sofrer alterações. 
 
 
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Figura 9 – Arquitetura 5G 
 
Fonte: adaptado de Oliveira et al., 2018. 
Do ponto de vista de interface rádio, o 5G cria o conceito de NR (New 
Radio), mais flexível que as interfaces 4G que se restringiam ao espectro de 
frequências reservadoà telefonia pública. As interfaces NR do 5G permitem 
conexões nas faixas do IEEE 802.11, IEEE 802.16, além de espectro de alta 
frequência, acima de 24 GHz. Esta flexibilidade no uso do espectro de 
frequências possibilita altas taxas de transmissão, apesar das restrições de 
cobertura, inerentes a cada faixa individualmente. 
3.3 Utilização de Telefonia Celular em Redes de Longa Distância 
Estudamos brevemente a telefonia celular, sua evolução e potencial. 
Devemos, agora, identificar de que forma usar suas facilidades para 
conectividade de longa distância. 
 
 
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A conexão habitual entre a ERB e assinante supõe um usuário móvel 
provido de um equipamento portátil, a exemplo de um smartphone. Não tão 
comuns, outros equipamentos podem fazer as vezes do telefone móvel. POS 
(Point of Service ou pontos de serviço), como máquinas de cartão de crédito, ou 
mesmo notebooks, podem ser equipados com chips SIM, tornando-se capazes 
de estabelecer conexão com a rede celular. A ERB permitirá, então, a 
comunicação deste usuário com uma rede pública comutada privativa (como no 
caso dos POS) ou, genericamente, com a internet, no caso dos computadores 
móveis. 
3.3.1 Redes Celulares Públicas Privativas 
A criação de redes privativas pelas operadoras de sistemas celulares não 
é algo novo e soluções para conexão de baixa velocidade já estão bastante 
sedimentadas. Neste caso, a operadora cria uma rede privativa, em seu 
backbone, e os usuários de determinada corporação podem a ela se conectar, 
bastando, para isso, localizarem-se na região de cobertura de qualquer ERB. 
Estes sistemas, originalmente de baixa velocidade, evoluíram na quarta e quinta 
geração, para conexões de banda larga, com disponibilização de facilidades de 
videoconferência e acesso às informações corporativas, de alto desempenho. 
 
 
TEMA 4 – RÁDIO PONTO A PONTO 
Conectar um ponto remoto da rede WAN, distante da área de cobertura 
de uma operadora de serviços de telecomunicação, pode ser uma tarefa de alto 
custo. As operadoras enfrentam esta questão transferindo integralmente os 
custos de implantação e manutenção deste last mile para o contratante, 
acrescido de sua margem de lucro. A questão é que os custos da operadora são 
aceitáveis apenas quando compartilhados entre vários usuários. 
Uma solução possível é a implantação de um link de rádio ponto a ponto. 
O problema inerente a esta solução são os custos elevados de sistemas rádio 
de alta estabilidade, que normalmente exigem redundância de equipamentos e 
antenas de alto desempenho. Este problema foi convenientemente enfrentado 
 
 
19 
pela adaptação de uma técnica utilizada em rádios militares, que buscava imitar 
o espectro do ruído branco, dito espalhamento espectral. 
4.1 Rádios de Espalhamento Espectral 
As técnicas de modulação, até aqui apresentadas, foram originalmente 
desenvolvidas para permitir a transmissão de voz e, posteriormente, adaptadas 
para a comunicação digital. Ao se adaptar o AM para o ASK, por exemplo, perde-
se muito da potencialidade do canal. Utilizamos um canal que pode transportar, 
hipoteticamente, infinitas frequências dentro do espectro de voz reduzido de 4 
kHz, para o transporte de apenas uma frequência (ou eventualmente poucas 
frequências) que estarão presentes ou ausentes conforme o código binário que 
a controla. 
Esta subutilização do espectro de frequências para a transmissão de 
dados, entretanto, foi superada pelas técnicas de modulação em quadratura, que 
já estudamos. Estas técnicas, apesar de otimizarem o uso do espectro, 
apresentam certa instabilidade para ambientes ruidosos. Maior estabilidade se 
obtém com o espalhamento espectral (spread-spectrum). 
Sistemas spread-spectrum propositalmente espalham o sinal em um 
espectro de frequências maior que o originalmente necessário, segundo o 
teorema de Nyquist, apresentado anteriormente. Aparentemente, técnicas de 
espalhamento espectral vão na contramão das otimizações de banda obtidas 
pelas QAM, mas há um motivo para tal atitude. Espalhar o sinal transmitido em 
frequência o torna mais resiliente ao ruído. Por termos a informação espalhada, 
obtém-se o equivalente à redundância de transmissão, mesmo que algumas 
faixas de frequência sofram desvanecimento, a informação permanecerá intacta 
em outra área do espectro. Assim é possível implantar um sistema de rádio de 
baixo custo e alta qualidade. 
4.2 Radioenlace Spread Spectrum PTP 
A técnica de espalhamento espectral permite a operação mesmo com 
relações sinal ruído (NSR) menores que um. A potência presente na recepção, 
entretanto, deve ser suficiente para que o receptor decodifique o sinal recebido. 
Na figura a seguir, vê-se a codificação do sinal, em frequência, segundo um 
padrão pseudoaleatório conhecido, o qual é utilizado para a decodificação. 
 
 
20 
É possível observar também que a energia total do sinal se espalha no 
espectro durante a transmissão e é recomposta no receptor. Parte da energia do 
sinal se perde por efeito da interferência do meio. Desta forma, embora a 
transmissão possa ocorrer com NSRs baixas ou negativas (em dBs), a presença 
do ruído consome parte da energia do sinal, restringindo apenas o alcance do 
rádio e não a inteligibilidade. 
 
Figura 10 – Codifi cação dos dados por espalhamento espectral 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Maxim, 2021. 
Distância típicas destes radioenlaces são próximas a uma dezena de 
quilômetros e normalmente não superam os 30 km. Naturalmente, é possível 
suplantar este valor com o uso de repetições, mas os custos de equipamento, 
manutenção e implantação sobem rapidamente tornando distâncias acima de 
150 km inviáveis. 
TEMA 5 – REDES SATELITAIS 
A solução mais tradicional para acesso a pontos remotos da rede é a 
satelital. A comunicação satelital já foi o elo de interligação entre as regiões mais 
remotas do nosso território, permitindo a transmissão não apenas de sinais de 
voz, mas também de imagens (broadcasting de TV) e conexão básica à internet. 
Esta solução ainda permanece em uso quando a distância da geografia 
corporativa em relação à rede pública mais próxima monta a algumas centenas 
de quilômetros. Nestes casos, mesmo o uso de rádios ponto a ponto, de 
espalhamento tornam-se excessivamente custosos ou implicarão em custos de 
manutenção de repetidoras proibitivos. A conexão de longa distância sem fio 
RF IN 
DATA DATA 
SPREAD 
DATA SPREAD 
AND INTERFERER 
DESPREAD DATA AND 
INTERFERER SPREAD 
SPREAD-SPECTRUM CODE SPREAD-SPECTRUM CODE 
INTERFERER 
RECEIVE 
CHAIN 
DATA OUT DATA IN TRANSMISSION 
CHAIN 
RF OUT 
RF LINK 
 
 
21 
satelital será implantada por uma operadora de telecomunicação que possua 
banda satelital contratada. 
Segundo Guimarães (1998), os tipos de serviços via satélite oferecidos 
pelas operadoras podem ser: de faixa estreita, para comunicação de voz e dados 
de baixa velocidade (a exemplo do VSAT), ou de faixa larga, para comunicação 
multimídia. 
 
5.1 VSAT 
VSAT, ou Very Small Aperture Terminals, é uma tecnologia de conexão 
satelital de porte e custos aceitáveis. A estação de rádio digital VSAT é equipada 
com antenas parabólicas de diâmetro inferior a 3 metros. Em faixas de 20 GHz, 
antenas de 20 cm apresentam resultados estáveis de conexão, para 
capacidades de transmissão reduzidas. 
As redes satelitais contam com dois tipos de estações terrestres: Hubs 
(ou máster), que são estações exclusivas das operadoras e têm a finalidade de 
gerenciar as redes e as estações terrestres, de usuários, ditas remotas. As 
remotas podem ser fixas (FSS) ou móveis (MSS) e para cada um destes casos 
o serviço satelital ofertado será diverso, como diverso poderá ser o tipo de 
satélite escolhido para a prestação do serviço. O serviço VSAT utiliza satélites 
geoestacionários, em órbitas de 36.000 km, e as frequências reservadas para 
sua operação estão na faixa de SHF. 
Remotas VSAT são conectadasa uma rede VSAT, gerenciada por um 
hub satelital, localizado em uma estação terrestre da operadora. Estas redes 
podem interconectar pontos remotos com velocidades de até 64 kbps. Os 
protocolos e interfaces são flexíveis, podendo a operação ocorrer em protocolos 
típicos de baixa velocidade, como X.25 e frame relay, ou em padrões mais atuais 
como IP. 
A topologia típica de redes VSAT é estrela, com o nó central na estação 
Hub da operadora. Desta forma a comunicação entre duas estações VSAT 
dependerá de duas passagens pela Hub, como se vê no esquema a seguir. 
Figura 11 – Comunicação entre LANs com uso de VSAT em estrela 
 
 
22 
 
 
O pacote proveniente da LAN na geografia 1 será transmitido da Remota 
1 para o satélite e deste para a Hub. A estação máster fará o roteamento do 
pacote para a Remota 2 através do satélite. 
A topologia em estrela típica, considerando a distância entre as estações 
terrestres e o satélite geoestacionário, insere um importante atraso de 
propagação da ordem de 500 ms entre as remotas. Quando a conexão se faz 
com a internet ou com outra rede pública (de voz ou dados), apenas metade do 
atraso ocorre, mas ainda serão em torno 250 ms além dos tempos de 
chaveamento eletrônico nas estações e satélite. 
A estação máster VSAT deve gerenciar a rede, cujos acessos poderão 
ser originados simultaneamente em várias remotas, solicitando serviços 
diversos. Desta forma, a Hub deve ser provida de protocolo de múltiplo acesso 
PTM. 
A tecnologia mais comum em redes VSAT é o TDMA, ou seja, a 
multiplexação temporal. A estação Hub aloca um slot dinâmico para cada 
remota. Naturalmente outras técnicas de multiplexação são também aplicáveis 
como o CDMA e FDMA. 
Do ponto de vista de modulação, por operar em altas frequências e com 
enlaces de extralonga distância, as técnicas mais utilizadas são o PSK e FSK. 
Técnicas QAM podem ser utilizadas desde que protocolos robustos de correção 
Hub 
Remota 2 
Remota 1 
 
 
23 
de erros sejam implementados. Neste último caso, um importante overhead será 
inserido nos pacotes, reduzindo a velocidade efetiva de transmissão. 
5.2 Redes de Longa Distância sem Fio com uso de VSAT 
As recentes implementações de facilidades IP em redes VSAT permitem, 
com certa facilidade, sua utilização como solução de interconexão em redes 
WAN. Como comentamos acima, entretanto, será necessário estabelecer 
protocolos particulares de tratamento dos dados destinados ou provenientes de 
LANs atendidas por VSAT. O principal problema está no atraso inserido nos 
pacotes IP que, via de regra, faz com que os pacotes VSAT se comportem de 
maneira muito diferente dos demais pacotes circulando pela rede. 
Suponha um sistema de tempo real que monitora os sinais vitais 
servidores das diversas LANs, a aquisição de dados das sedes atendidas por 
VSAT se dará algumas dezenas de vezes mais lentamente que nas demais 
sedes. A aplicação identificará, então, falsos problemas nestes servidores, se 
não for capaz de tratar tais sinais de maneira diversa. 
Além da questão do atraso e velocidade de efetiva de conexão, links 
satelitais são bastante suscetíveis a desvanecimentos, uma vez que os níveis de 
sinal recebidos são bastante baixos. Este comportamento instável deve ser 
tratado pelas aplicações, como bastante provável, de forma a não ser 
considerado uma anomalia da rede remota. 
FINALIZANDO 
Nesta aula, apresentamos algumas tecnologias sem fio para conexão de 
redes WAN. A qualidade esperada, na atualidade, em conexões WANs, pode se 
ver frustrada em algumas destas soluções. Como estudamos, há 
implementações bastante confiáveis e resilientes de comunicação sem fio, 
porém, esta estabilidade não é típica destas soluções, de modo que esforços de 
protocolo precisam ser encetados para que a obtenhamos. Estes esforços têm 
custos computacionais e de segurança, que precisam ser avaliados na escolha 
destas soluções, além das considerações econômicas diretas. 
Adaptações nas aplicações são geralmente necessárias e tais alterações 
implicam em custos junto aos desenvolvedores, bem como em despesas de 
manutenção sobre soluções despadronizadas. Estes são cuidados imperativos, 
 
 
24 
não obstante as facilidades inerentes à mobilidade e aos baixos custos de 
relocação que implicam na crescente utilização de redes sem fio. São, portanto, 
soluções de importância para a atuação profissional e seu aprofundamento 
recomendado para aqueles que atuarão em redes WAN. 
 
 
 
25 
REFERÊNCIAS 
ANDREWS, J. G.; GHOSH, A.; MUHAMED, R. Fundamentals of WiMAX: 
understanding broadband wireless networking. Pearson Education, 2007. 
FEY, A. F. Introdução às Redes WAN: Redes de Computadores de Longa 
Distância. Caxias do Sul: Clube de Autores, 2015. 
FLICKENGER, R. Redes sem fio no mundo em desenvolvimento: um guia 
prático para o planejamento e a construção de uma infra-estrutura de 
telecomunicações. Hacker Friendly LLC 2008. Disponível em: 
<http://wndw.net/pdf/wndw-pt/wndw-pt-ebook.pdf>. Acesso em: 4 out. 2021. 
GUIMARÃES, D. A. Introdução às comunicações móveis. Revista INATEL 
Telecomunicações, v. 1, n. 1, 1998. 
MAXIM Integrated Systems. An Introduction to Spread-Spectrum Systems. 
Disponível em: <https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-
documents/tutorials/1/1890.html>. Acesso em: 4 out. 2021. 
OLIVEIRA, L.; ALENCAR, M S.; LOPES, W. T. A. Evolução da Arquitetura de 
Redes Móveis Rumo ao 5G. Revista de Tecnologia da Informação e 
Comunicação, v. 8, n. 2, p. 43-50, 2018. 
SHI, S.-J.; DING, W.-P. Radiation pattern reconfigurable microstrip antenna for 
WiMAX application. Electronics letters, v. 51, n. 9, p. 662-664, 2015.