TCC-PRONTO(1)

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<p>TECNOLOGIA LONGA DISTANCIA SEM FIO WIMAX</p><p>Eules Alves Teixeira</p><p>Lincown Dhiego Nathiell Bernardino</p><p>Rômulo Rodrigues de Assis</p><p>ORIENTADOR: RICARDO CAMELO, M. Sc.</p><p>BRASÍLIA-DF</p><p>2012</p><p>EULES ALVES TEIXEIRA</p><p>LINCOWN DHIEGO NATHIELL BERNARDINO</p><p>RÔMULO RODRIGUES DE ASSIS</p><p>TECNOLOGIA LONGA DISTANCIA SEM FIO WIMAX</p><p>ORIENTADOR: RICARDO CAMELO, M. Sc.</p><p>Trabalho de conclusão de curso</p><p>apresentado ao Centro Universitário do</p><p>Planalto (Uniplan) como requisito para a</p><p>obtenção da aprovação do curso superior</p><p>de redes de computadores, sob orientação</p><p>do Professor Ricardo Camelo.</p><p>BRASILIA – DF</p><p>2012</p><p>DEDICATÓRIA</p><p>Eules Alves Teixeira</p><p>Dedico este trabalho aos meus familiares, amigos e todos aqueles que me</p><p>deram forças durante toda essa jornada.</p><p>Lincown Dhiego Nathiell Bernardino</p><p>Dedico este TCC a minha querida e amada namorada, Juliana Martins pelo</p><p>amor, carinho, apoio, paciência e incentivo e também ao meu filho Lucas Dhiego que</p><p>mesmo sem saber o que se passava me trazia muita alegria com um simples sorriso</p><p>e aquele abraço maravilhoso de filho.</p><p>Dedico também a minha mãe Claudete e ao meu pai Paulo, meus irmãos</p><p>Bhrayan, Erick e a todos que estiveram nos momentos difíceis me apoiando e dando</p><p>força.</p><p>Rômulo Rodrigues de Assis</p><p>Dedico esse trabalho a meus pais e a minha namorada, que me deram todo</p><p>apoio que sempre me incentivaram a estudar me dando toda assistência e força e</p><p>nas horas difíceis estiveram sempre ao meu lado.</p><p>AGRADECIMENTOS</p><p>Eules Alves Teixeira</p><p>Agradeço os professores, coordenadores, amigos, parentes, minha namorada</p><p>Benedita e especialmente a meu amigo Jeann Wilson pelo incentivo e a força para</p><p>que possa ter chegado ate aqui.</p><p>Lincown Dhiego Nathiell Bernardino</p><p>Agradeço primeiramente a Deus por me dar forças e sabedoria e por esta a</p><p>frente de toda esta fase.</p><p>Agradeço a meus Pais Claudete e Paulo por estarem sempre preocupados e</p><p>me dando apoio e incentivando a seguir em frente.</p><p>Agradeço ao meu filho Lucas Dhiego de 5 anos, que me deu muita força e</p><p>coragem para seguir com mais esta etapa da minha vida, pois era ele que quase</p><p>todos os dias me aguardando chegar em casa tarde da noite.</p><p>Agradeço a meu sogro Roberto e minha sogra Luzmarina pela força.</p><p>Agradeço a minha linda e querida namorada Juliana por me apoiar e</p><p>incentivar como ninguém a seguir em frente nos momentos mais difíceis.</p><p>Agradeço ao meu orientador Camelo pela dedicação na correção do TCC e</p><p>na atenção no desenvolvimento do mesmo e a todos que me ajudaram mesmo que</p><p>com boas intenções na elaboração teste TCC.</p><p>Rômulo Rodrigues de Assis</p><p>Agradeço minha Família por eu esta aqui hoje me formando, é com grande</p><p>alegria que eu termino esse curso, e especialmente agradeço minha companheira</p><p>por estar ao meu lado em todos os momentos da minha vida, e por estar ao meu</p><p>lado todos os dias me dando forca. Agradeço também aos meus amigos Eules e</p><p>Lincown por me incentivar todas as vezes que eu estava desanimado.</p><p>RESUMO</p><p>A utilização das redes de computadores torna-se cada vez mais necessária na</p><p>atualidade. Há diversas maneiras de realizar uma interligação entre computadores,</p><p>sendo uma delas, por meio de rede sem fio. Com o objetivo de utilizar uma</p><p>tecnologia de interligação de dois ou mais pontos, este trabalho descreve um tipo de</p><p>tecnologia de rede sem fio, chamada WiMAX – o primeiro padrão oficial para redes</p><p>wireless de longa distância -, a qual visa atender ambientes onde é impossível</p><p>utilizar-se de rede física ou como uma forma de baixar os custos de infraestrutura de</p><p>rede. O WiMAX se baseia na tecnologia IEEE 802.16 buscando oferecer</p><p>conectividade fixa, nômade, portável e eventualmente móvel sem a necessidade de</p><p>visada direta com uma estação base. Num cenário típico, a distâncias de 3 a 10</p><p>quilômetros, um produto com certificado WiMAX deve ter uma capacidade de 40</p><p>Mbps por canal, possibilitando milhares conexões a velocidade de DSL. WiMAX é</p><p>uma tecnologia emergente que possui diversas vantagens: tem a capacidade de</p><p>atender grandes áreas geográficas sem as limitações de distância do DSL ou o alto</p><p>custo de instalação de infraestrutura de cabos, com menor custo de manutenção,</p><p>grande facilidade e rapidez de instalação da rede, além de atingir regiões nas quais</p><p>não existe infraestrutura de banda larga com fio, cobre uma área considerável, como</p><p>áreas rurais. Este TCC foi escrito visando aumentar nossos conhecimentos na área</p><p>de redes sem fio. Com o uso da rede WiMAX, observa-se uma diferença nos</p><p>padrões 802.11 e 802.16, na qualidade do serviço oferecido, na segurança do envio</p><p>dos pacotes e na velocidade de transmissão. Nos três processos o padrão 802.16 foi</p><p>superior ao seu sucessor 802.11.</p><p>Palavras-Chaves: Redes Sem Fio, WiMAX.</p><p>ABSTRACT</p><p>The use of computer networks becomes increasingly necessary nowadays. There</p><p>are several ways to realize an interconnection between computers, one of which, via</p><p>the wireless network. With the goal of using technology for interconnection of two or</p><p>more points, this paper describes a type of wireless network technology called</p><p>WiMAX - the first official standard for long-distance wireless networks - which aims to</p><p>meet environments where it is impossible utilize physical network or as a way to</p><p>lower the cost of network infrastructure. The WiMAX technology based on IEEE</p><p>802.16 connectivity seeking to offer fixed, nomadic, portable and eventually mobile</p><p>without the need of-sight with a base station. In a typical scenario, at distances of 3-</p><p>10 km, a product with certified WiMAX must have a capacity of 40 Mbps per channel,</p><p>enabling thousands of DSL connections speed. WiMAX is an emerging technology</p><p>that has several advantages: it has the ability to serve large geographic areas without</p><p>the distance limitations of DSL or high cost of installation of cable infrastructure, with</p><p>lower maintenance cost, ease and speed of installation network, besides reaching</p><p>regions where no infrastructure of wired broadband covers a considerable area, such</p><p>as rural areas. This CBT was written with the aim of increasing our knowledge in the</p><p>area of wireless networks. Using the WiMAX network, there is a difference in</p><p>standards 802.11 and 802.16, the quality of service, security and sending the</p><p>packets in transmission speed. In the three cases the 802.16 standard was superior</p><p>to his successor 802.11.</p><p>Key words: Wireless Networks, WiMAX.</p><p>LISTA DE FIGURAS</p><p>Figura 1 - Parte da pilha de protocolos do 802.11 ..................................................... 16</p><p>Figura 2 - Torre de transmissão WiMAX ................................................................... 21</p><p>Figura 3 - Antena WiMAX .......................................................................................... 21</p><p>Figura 4 - Funcionamento da conexão WiMAX ......................................................... 22</p><p>Figura 5 - Componentes de uma rede 802.16 ........................................................... 23</p><p>Figura 6 - Arquitetura do padrão IEEE 802.16 .......................................................... 23</p><p>Figura 7 - A pilha de protocolos do 802.16 ................................................................ 24</p><p>Figura 8- O ambiente de transmissão do 802.16 ...................................................... 25</p><p>Figura 9 - Quadros e slots de tempo para duplexação por divisão de tempo ........... 26</p><p>Figura 10 - WiMAX hoje e no futuro .......................................................................... 31</p><p>Figura 11 - Valores disponibilizados no site da Oi no dia 01 de dezembro de 2012. 35</p><p>Figura 12 - Valores disponibilizados no site da GVT no dia 01 de dezembro de 2012.</p><p>..................................................................................................................................</p><p>35</p><p>Figura 13 - Unidades da Uniplan no DF .................................................................... 36</p><p>Figura 14 - Caminho direto entre os Campus da Uniplan DF .................................... 37</p><p>Figura 15 - Perfil de elevação do Campus da Uniplan Águas Claras ........................ 38</p><p>Figura 16 - Perfil de elevação do Campus da Uniplan Asa Sul ................................. 38</p><p>Figura 17 - Tela de Informações do Software utilizado para distâncias e elevações 39</p><p>Figura 18 - Antena adotada no estudo para interligação das Unidades .................... 41</p><p>Figura 19 - Antena autoportante para telecomunicações .......................................... 43</p><p>LISTA DE TABELAS</p><p>Tabela 1 - Comparação dos padrões 802.11, 802.11a, 802.11b e 802.11g ............. 19</p><p>Tabela 2 - Comparação entre IEEE 802.11 e IEEE 802.16 ...................................... 29</p><p>Tabela 3 - Frequências Wimax no Brasil ................................................................... 40</p><p>Tabela 4 – Especificações técnicas da antena adotada ............................................ 42</p><p>LISTA DE ABREVIATURAS</p><p>AP - Access Point</p><p>BB - Base Station</p><p>BSA - Basic Service Area</p><p>BSS - Basic Service Set</p><p>CCK - Complementary Code Keying</p><p>CDMA - Code Division Multiple Access</p><p>CPE - Customer Premises Equipment</p><p>DSSS - Direct sequence spread spectrum</p><p>ERBs - Estação Rádio Base</p><p>FDD - Frequency Division Dup</p><p>FHSS - Frequency hopping spread spectrum</p><p>HR-DSSS – High Rate Direct Sequence Spread Spectrum</p><p>IEEE - Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos</p><p>ISM - Industrial, Scientific and Medical</p><p>LAN - Local Area Network</p><p>LLC - Logical Link Control</p><p>MAC - Medium Access Control</p><p>LOS - Alcance com Linha de Visada (Line Of Sight)</p><p>NLOS - Alcance sem Linha de Visada (Non Line Of Sight)</p><p>OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing</p><p>QAM-64 - Quadrature Amplitude Modulation</p><p>QPSK - Quadrature Phase Shift Keying</p><p>SS - Subscriber Station</p><p>TDD - Time Division Duplexing</p><p>Wi-Fi - Wireless Fidelity</p><p>WiMAX - Worldwide Interoperability for Microwave Access</p><p>SUMÁRIO</p><p>1. Introdução .......................................................................................................... 12</p><p>1.1. Objetivo Geral: ............................................................................................ 12</p><p>1.2. Objetivos Específicos: ................................................................................. 13</p><p>1.3. Justificativas ................................................................................................ 13</p><p>1.4. Estruturas do trabalho ................................................................................. 13</p><p>2. Revisão de literatura .......................................................................................... 15</p><p>2.1. Redes Wireless ........................................................................................... 15</p><p>2.2. Padrão IEEE 802.11 ................................................................................... 15</p><p>2.2.1. Arquitetura do padrão IEEE 802.11 ....................................................... 15</p><p>2.2.2. Pilha de protocolos do padrão IEEE 802.11 .......................................... 16</p><p>2.2.3. Camada Física IEEE 802.11 ................................................................. 17</p><p>2.2.4. Camada Física original 802.11 .............................................................. 17</p><p>2.2.4.1. DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum .................................... 17</p><p>2.2.4.2. FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum ............................... 18</p><p>2.2.4.3. Infrared (Infravermelho)................................................................... 18</p><p>2.3. Padrão IEEE 802.11a ................................................................................. 18</p><p>2.4. Padrão IEEE 802.11b ................................................................................. 19</p><p>2.5. Padrão IEEE 802.11g ................................................................................. 19</p><p>2.6. Comparações entre os padrões IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b e 802.11g ..</p><p>.................................................................................................................... 19</p><p>2.7. Redes WiMAX ............................................................................................. 20</p><p>2.7.1. Padrão IEEE 802.16 .............................................................................. 22</p><p>2.7.2. Arquitetura IEEE 802.16 ........................................................................ 23</p><p>2.7.3. Pilha de protocolos do padrão IEEE 802.16 .......................................... 24</p><p>2.7.4. Camada Física do IEEE 802.16............................................................. 25</p><p>2.7.5. O protocolo da subcamada MAC do padrão IEEE 802.16 ..................... 27</p><p>2.7.6. Padrão 802.16a ..................................................................................... 28</p><p>2.7.7. Padrão 802.16d ..................................................................................... 28</p><p>2.7.8. Padrão 802.16e ..................................................................................... 29</p><p>2.8. Comparação entre IEEE 802.11 e 802.16 .................................................. 29</p><p>2.9. Aplicação WiMAX ........................................................................................ 30</p><p>3. Metodologia ........................................................................................................ 32</p><p>3.1. Classificações do trabalho .......................................................................... 32</p><p>3.2. Planos de Pesquisa .................................................................................... 33</p><p>4. Discussões e Resultados ................................................................................... 34</p><p>4.1. Questionário aplicado ................................................................................. 34</p><p>4.2. Desenvolvimento da pesquisa .................................................................... 34</p><p>4.3. Comparativo de custos ............................................................................... 43</p><p>5. Conclusão .......................................................................................................... 45</p><p>6. Referencias bibliográficas .................................................................................. 46</p><p>7. Anexos ............................................................................................................... 48</p><p>12</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>O WiMAX é o primeiro padrão oficial para redes wireless de longa distância,</p><p>aprovado em Dezembro de 2001. Naturalmente, antes do padrão IEEE 802.16 já</p><p>existiam vários projetos de redes sem fio de longa distância, a maioria utilizando</p><p>transmissores e antenas de alta potência. Mesmo assim, as distâncias não superam</p><p>a marca de alguns poucos quilômetros, fazendo com que fossem necessários vários</p><p>repetidores pelo caminho para atingir distâncias mais longas.</p><p>A partir de certo limite, a única opção eram as caras transmissões via satélite.</p><p>O IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos) 802.16 visa resolver este</p><p>problema. Ao contrário do 802.11b o padrão utiliza um espectro variável, utilizando</p><p>as faixas de frequência entre 10 e 60 GHz, com um padrão alternativo que utiliza</p><p>frequências entre 2 e 11 GHz. Isto permite atingir altas taxas de transferência a</p><p>distâncias de vários quilômetros.</p><p>O WiMAX se baseia na tecnologia IEEE 802.16 buscando oferecer</p><p>conectividade fixa, nômade, portável e eventualmente móvel sem a necessidade de</p><p>visada direta com uma estação base. Num cenário típico, a distâncias de 3 a 10</p><p>quilômetros, um produto com certificado WiMAX deve ter uma capacidade de 40</p><p>Mbps por canal, possibilitando milhares conexões a velocidade de DSL.</p><p>WiMAX é uma tecnologia emergente que possui</p><p>diversas vantagens: tem a</p><p>capacidade de atender grandes áreas geográficas sem as limitações de distância do</p><p>DSL ou o alto custo de instalação de infraestrutura de cabos, com menor custo de</p><p>manutenção, grande facilidade e rapidez de instalação da rede, além de atingir</p><p>regiões nas quais não existe infraestrutura de banda larga com fio, cobre uma área</p><p>considerável, como áreas rurais.</p><p>1.1. Objetivo Geral:</p><p>Fazer o estudo comparativo dos padrões 802.11 e 802.16, mostrando as</p><p>características de cada um e as vantagens que a Tecnologia de rede sem fio WiMAX</p><p>trás para facilitar a vida das pessoas que moram em zonas rurais afastadas do</p><p>centro das cidades.</p><p>13</p><p>1.2. Objetivos Específicos:</p><p>Analisar o protocolo 802.11 diante das suas camadas e arquitetura;</p><p>Analisar os padrões 802.11a, 802.11b e 802.11g mostrando suas diferenças;</p><p>Estudar o protocolo 802.16 mostrando suas camadas e um pouco de sua</p><p>arquitetura;</p><p>Analisar os padrões 802.16a, 802.16d e 802.16e mostrando as vantagens de</p><p>cada um;</p><p>Fazer comparações dos dois protocolos, 802.11 e 802.16;</p><p>Mostrar aplicações da rede WiMAX no Brasil e no mundo;</p><p>1.3. Justificativas</p><p>O interesse pelo tema baseia-se na sua atualidade e na possibilidade de</p><p>afetar o cotidiano das pessoas, que possuem acesso a Internet rompendo as</p><p>fronteiras territoriais e culturais, não limitando o acesso a países subdesenvolvidos</p><p>ou cidades distantes de grandes metrópoles, alem de trazer novas oportunidades de</p><p>trabalho na área tecnológica.</p><p>O tema WiMax representa a capacidade de conectar grandes áreas</p><p>geográficas sem a necessidade de investimentos em infraestrutura de alto custo,</p><p>mobilidade e acesso a banda larga para um grande numero de usuários, alem de</p><p>apresentar promessas para permitir a inclusão digital em todo mundo,</p><p>principalmente nos países e nas áreas subdesenvolvidas.</p><p>1.4. Estruturas do trabalho</p><p>O texto está organizado em capítulos da seguinte maneira:</p><p>No Capítulo 2 será apresentado o padrão da arquitetura IEEE 802.11,</p><p>pilhas de protocolos, camada física e física original e também padrão da</p><p>arquitetura IEEE 802.11a, b e g e comparações entre essas arquiteturas.</p><p>14</p><p>Neste capítulo será apresentado o padrão da arquitetura IEEE 802.16, pilhas</p><p>de protocolos, camada física e protocolo da subcamada MAC e padrão da</p><p>arquitetura 802.16a, d e “e”.</p><p>Será realizada uma comparação entre o padrão da arquitetura IEEE 802.11 e</p><p>802.16 e aplicação da tecnologia WIMAX em Agências bancárias, em capitais</p><p>Brasileiras e o uso de WIMAX em carros nos Estados Unidos.</p><p>No capítulo 3 será apresentada a metodologia utilizada para a realização do</p><p>trabalho, tipos de procedimentos e plano de pesquisa.</p><p>No capítulo 4 serão apresentados os resultados das discussões realizadas</p><p>para a elaboração do trabalho, demonstrando as vantagens de utilização da</p><p>tecnologia de WIMAX para interligação de redes de longa distância.</p><p>No capítulo 5 serão apresentadas as conclusões do trabalho.</p><p>15</p><p>2. REVISÃO DE LITERATURA</p><p>2.1. Redes Wireless</p><p>A palavra wireless vem do inglês wire (cabo ou fio) e less (sem), portanto sem</p><p>fio. As redes sem fio estão cada vez mais populares. Muitos prédios comerciais,</p><p>aeroportos, faculdades e outros lugares públicos estão sendo equipados com essa</p><p>tecnologia. As redes sem fio podem ser operadas em uma de duas configurações,</p><p>ou com uma estação base ou sem a estação base.</p><p>A única diferença entre uma rede com fio e uma rede sem fio é que a rede</p><p>sem fio transmite os dados por ondas de rádio e já a com fio transmite as mesmas</p><p>informações através do cabo. A rede wireless é baseada no padrão IEEE 802.11.</p><p>São nesse padrão que é estabelecida as normas para criação e uso do mesmo.</p><p>2.2. Padrão IEEE 802.11</p><p>Este padrão teve início em 1990 com um projeto para desenvolver</p><p>especificações detalhadas de controle de acesso ao meio MAC (Medium Access</p><p>Control) e especificações da camada física para rede wireless dentro de uma LAN</p><p>(Local Area Network).</p><p>Existem vários padrões 802.11 para redes sem fio onde serão citados apenas</p><p>os mais utilizados.</p><p>2.2.1. Arquitetura do padrão IEEE 802.11</p><p>A arquitetura é baseada na divisão da área coberta pela rede sem fio em</p><p>células. Essas células são denominadas BSA (Basic Service Area). É pelas</p><p>características do ambiente e pela potência dos transmissores que é definido o</p><p>tamanho da BSA.</p><p>Já dentro da BSA temos um BSS (Basic Service Set), que representa um</p><p>conjunto de estações executando o mesmo protocolo MAC dentro de uma mesma</p><p>rede sem fio. O BSS pode ser isolado ou pode ser conectado a um sistema de</p><p>distribuição através de um ponto de acesso (AP – Access Point). O ponto de acesso</p><p>16</p><p>funciona como uma ponte, fornecendo o acesso ao sistema de distribuição através</p><p>da rede wireless para estações associadas. O sistema de distribuição pode ser um</p><p>switch, uma rede com fio ou uma rede sem fio.</p><p>2.2.2. Pilha de protocolos do padrão IEEE 802.11</p><p>A estrutura de protocolos usados pelas variantes 802 tem certas propriedades</p><p>equivalentes. A camada de enlace na pilha de protocolo do 802.11 se divide em</p><p>duas ou mais subcamadas, já a camada física representa muito bem a camada</p><p>física do modelo OSI. A subcamada MAC controla a transmissão de dados e</p><p>determina como o canal é alocado. Acima da subcamada MAC, temos a subcamada</p><p>LLC (Logical Link Control – Controle de enlace lógico), que torna as variações dos</p><p>802 indistinguíveis no que se diz respeito à camada de rede (Tanenbaum, 2003). A</p><p>figura 1 a seguir apresenta um pedaço da pilha de protocolos do padrão 802.11.</p><p>São três técnicas de transmissão permitidas na camada física pelo padrão</p><p>802.11. Duas delas são métodos que funcionam por ondas de rádio e a outra é o</p><p>método do infravermelho, parecido com a tecnologia de controles remotos das</p><p>televisões. Os métodos que empregam rádio são de alcance limitado e utilizam as</p><p>técnicas FHSS e DSSS que serão especificadas na camada física desse padrão.</p><p>Ambas utilizam a banda ISM de 2.4 GHz que não exige licenciamento (Tanenbaum,</p><p>2003). Os controles remotos de portões de garagem também utilizam essa mesma</p><p>banda e seu notebook pode concorrer com tal dispositivo. Para evitar muitos</p><p>Figura 1 - Parte da pilha de protocolos do 802.11</p><p>17</p><p>conflitos, essas técnicas operam em baixa frequência a uma transmissão de 1 ou 2</p><p>Mbps.</p><p>A partir de 1999 foram apresentadas duas técnicas novas para alcançar maior</p><p>largura de banda chamadas de OFDM e HR-DSSS. A técnica OFDM opera em até</p><p>54 Mbps e a HR-DSSS em até 11 Mbps (Tanenbaum, 2003).</p><p>2.2.3. Camada Física IEEE 802.11</p><p>A camada física para IEEE 802.11 foi definida em quatro estágios; a primeira</p><p>parte foi definida em 1997, duas partes adicionais em 1999 e a mais recente em</p><p>2002. A primeira parte, chamada simplesmente de IEEE 802.11, inclui a camada</p><p>MAC e três especificações da camada física, duas na banda 2,4 GHz e uma no</p><p>infravermelho, todas operando em 1 e 2 Mbps. A opção de infravermelho usa</p><p>transmissão difusa a 0,85 ou 0,95 mícrons. O IEEE 802.11a opera na banda de 5</p><p>GHz com taxa de transferência de dados até 54 Mbps. IEEE 802.11b opera na</p><p>banda de 2,4 GHz em 5,5 e 11 Mbps. Já o IEEE 802.11g estende a IEEE 802.11b a</p><p>taxas mais elevadas (Stallings, 2004).</p><p>2.2.4. Camada Física original 802.11</p><p>Três meios físicos são definidos no padrão original 802.11:</p><p>� Direct-sequence spread spectrum (DSSS) opera na banda de</p><p>2,4 GHz, com uma taxa de transferência de dados de 1 Mbps e 2</p><p>Mbps;</p><p>� Frequency-hopping spread spectrum (FHSS) opera na banda de</p><p>2,4 GHz, com uma taxa de transferência de dados de 1 Mbps e 2</p><p>Mbps;</p><p>� Infravermelho de 1 Mbps e 2 Mbps opera com um comprimento</p><p>de onda entre 850 e 950 nm.</p><p>2.2.4.1. DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum</p><p>Até sete canais, cada um com uma taxa de transferência de 1Mbps ou 2Mbps</p><p>pode ser usado no sistema DSSS. O número de canais disponíveis depende da</p><p>18</p><p>largura de banda alocada pelas agências reguladoras nacionais.</p><p>O esquema usado</p><p>tem algumas similaridades com o sistema CDMA utilizadas nos celulares. Cada bit é</p><p>transmitido em 11 intervalos curtos denominados chips. Usa a modulação de</p><p>deslocamento de fase em 1 Mbaud, transmitindo 1 bit por baud quando opera em 1</p><p>Mbps e transmite 2 bits por baud quando opera em 2 Mbps (Stallings, 2004).</p><p>2.2.4.2. FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum</p><p>Utiliza 79 canais de 1 MHz de largura cada um, na banda ISM. A sequencia</p><p>da frequência dos saltos é produzida por um gerador de números pseudo-aleatórios.</p><p>Todas as estações mantêm-se sincronizadas. A quantidade de tempo gasto em</p><p>cada frequência, o tempo de permanência, é um parâmetro ajustável, mas deve ser</p><p>menor que 400 ms. A randomização do FHSS também fornece um pouco de</p><p>segurança, pois uma pessoa não autorizada não poderá espionar as transmissões</p><p>sem conhecer a sequencia de saltos ou o tempo de parada. O FHSS não tem</p><p>problemas com interferência de rádio, o que o torna popular para enlaces entre</p><p>edifícios. A baixa largura de banda é sua principal desvantagem (Stallings, 2004).</p><p>2.2.4.3. Infrared (Infravermelho)</p><p>O infravermelho utiliza transmissão difusa a 0,85 ou 0,95 mícron. Duas</p><p>velocidades são permitidas: 1 Mbps e 2 Mbps. Por ser uma conexão muito limitada,</p><p>pois não atravessam paredes e a largura de banda é muita baixa, não se tornou uma</p><p>conexão muito popular (Stallings, 2004).</p><p>2.3. Padrão IEEE 802.11a</p><p>O padrão IEEE 802.11a utiliza uma faixa de frequência de 5 GHz. Essa</p><p>frequência é mais limpa, pois não existe interferência com outras arquiteturas de</p><p>rede como, por exemplo, o Bluetooth, nem com aparelhos de micro-ondas, que por</p><p>consequência poderia acarretar na perda significativa na velocidade de</p><p>transferência. Esse padrão utiliza a modulação OFDM (Orthogonal Frequency</p><p>Division Multiplexing) e pode chegar a uma taxa de transmissão de até 54Mbps</p><p>OFDM, também chamado de modulação multi-portadora, usa múltiplos sinais em</p><p>19</p><p>diferentes frequências, enviando os bits em cada canal. É similar ao FDM, entretanto</p><p>todos os subcanais são dedicados a uma única origem de dados (Stallings, 2004).</p><p>2.4. Padrão IEEE 802.11b</p><p>O padrão IEEE 802.11b utiliza o esquema de espalhamento espectral por</p><p>sequencia DSSS e trabalha em uma frequência de 2,4 GHz e pode chegar a uma</p><p>taxa de transmissão de 5,5 e 11 Mbps, dependendo das condições do ambiente em</p><p>que as ondas estão se propagando. Para conseguir uma largura de banda de 5,5 e</p><p>11 Mbps o padrão IEEE 802.11b utiliza uma técnica chamada CCK (Complementary</p><p>Code Keying) (Stallings, 2004). Foi o primeiro padrão a ser utilizado em grande</p><p>escala e o padrão que permitiu que placas de diferentes fabricantes tornassem</p><p>compatíveis e os preços caíssem. Uma das principais desvantagens desse padrão é</p><p>de utilizar a mesma frequência de aparelhos celulares, micro-ondas e bluetooth,</p><p>podendo apresentar interferências na transmissão e na recepção de dados.</p><p>2.5. Padrão IEEE 802.11g</p><p>O padrão IEEE 802.11g é uma extensão mais rápida do IEEE 802.11b, mas</p><p>utiliza a mesma frequência de transmissão de 2,4 GHz. Este padrão utiliza uma</p><p>variedade de técnicas de codificação das camadas físicas usadas no padrão</p><p>802.11a e 802.11b para fornecer o serviço. A velocidade de transmissão no IEEE</p><p>802.11g é de 54 Mbps. Caso seja colocada uma placa do IEEE 802.11b na rede</p><p>junto com o padrão IEEE 802.11g o mesmo trabalhará em 11 Mbps, que é a</p><p>velocidade que os dois padrões suportam (Stallings, 2004).</p><p>2.6. Comparações entre os padrões IEEE 802.11, 802. 11a, 802.11b e 802.11g</p><p>A tabela abaixo resume as quatro especificações da família dos padrões</p><p>802.11 aprovados.</p><p>Tabela 1 - Comparação dos padrões 802.11, 802.11a, 802.11b e 802.11g</p><p>IEEE 802.11 IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11g</p><p>Homologação Julho de 1997</p><p>Setembro de</p><p>1999</p><p>Setembro de 1999 Junho de 2003</p><p>Aplicação Rede sem fio de</p><p>dados</p><p>Acesso banda</p><p>larga (LAN)</p><p>Rede sem fio de</p><p>dados</p><p>Acesso banda</p><p>larga (LAN)</p><p>Taxa Máxima de 2 Mbps 54 Mbps 11 Mbps 54 Mbps</p><p>20</p><p>Transmissão</p><p>Alcance 100m 50m 100m 100m</p><p>Taxas de</p><p>Fallback 1Mbps</p><p>48 Mbps</p><p>36 Mbps</p><p>24 Mbps</p><p>18 Mbps</p><p>12 Mbps</p><p>9 Mbps</p><p>6 Mbps</p><p>5,5 Mbps</p><p>2 Mbps</p><p>1 Mbps</p><p>48 Mbps</p><p>36 Mbps</p><p>24 Mbps</p><p>18 Mbps</p><p>12 Mbps</p><p>9 Mbps</p><p>6 Mbps</p><p>Número de</p><p>canais</p><p>79 (FHSS)</p><p>3 ou 6 (DSSS)</p><p>12 3 3</p><p>Frequência 2,4 GHz 5 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz</p><p>Modulação FHSS ou DSSS OFDM DSSS OFDM ou DSSS</p><p>Compatibilidade 802.11</p><p>(somente)</p><p>802.11a</p><p>(somente)</p><p>802.11g 802.11b</p><p>2.7. Redes WiMAX</p><p>WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) é um avanço da</p><p>tecnologia Wi-Fi, aliás, ela nasceu da necessidade de ter uma rede de banda larga</p><p>sem fio de alta velocidade e de longo alcance. Em teoria, dizem que os</p><p>equipamentos WiMAX terão um alcance de até 50 km e capacidade de banda</p><p>passante de até 70 Mbps. Na prática, o alcance e a velocidade de banda se darão</p><p>pelo equipamento utilizado e a frequência utilizada e também dependerá da</p><p>existência ou não de visada (se a antena de uma ponta “enxergará” a antena de</p><p>outra ponta, se não há obstáculos no caminho como montanhas, prédios,</p><p>construções de um modo geral). O WiMAX possui atualmente os padrões Portátil</p><p>IEEE 802.16d e o Móvel IEEE 802.16e. O 802.16d é o padrão de rede sem fio de</p><p>banda larga fixa e o 802.16e é o padrão de rede sem fio de banda larga móvel,</p><p>assegurando conectividade a velocidades até 100 Km/h.</p><p>O funcionamento da tecnologia WiMAX é parecida com a das redes Bluetooth</p><p>e de telefones celulares. Uma torre central manda sinal para as torres espalhadas e</p><p>dessas torres mandam o sinal para receptores. O usuário vai precisar de uma</p><p>antena receptora que pode ou ficar ao lado do computador como as DSLs de hoje</p><p>ou pode ficar no alto do prédio no caso de condomínio. Essa antena receptora é</p><p>conectada via placa de rede. Um ponto importante no funcionamento da WiMAX é</p><p>que mesmo os chamados usuários de última-milha (o usuário final) terão uma</p><p>conexão mais veloz e estável do que as disponíveis hoje. Outro foco da WiMAX é</p><p>buscar aqueles usuários rurais aonde a conexão via cabo não pode chegar. Na</p><p>21</p><p>figura 2 a seguir é mostrada uma torre de transmissão WiMAX e, em seguida, na</p><p>figura 3, uma antena WiMAX.</p><p>Figura 2 - Torre de transmissão WiMAX</p><p>Figura 3 - Antena WiMAX</p><p>22</p><p>A figura 4 a seguir mostra o esquema de transmissão de sinal WiMAX.</p><p>Figura 4 - Funcionamento da conexão WiMAX</p><p>A figura 4 mostra dois tipos de serviços sem fio:</p><p>Um sem linha de visada (non-line-of-sight), onde o WiMAX utiliza uma baixa</p><p>frequência (2 GHz a 11 GHz) para transmissão, no qual uma pequena antena é</p><p>instalada no computador do usuário onde se conecta a torre, bem parecida com a</p><p>Wi-Fi. Essas ondas de baixo comprimento não são interrompidas, pois apresentam</p><p>muita facilidade de se curvarem aos obstáculos e de se difratarem.</p><p>O outro serviço com linha de visada no qual uma antena fixa aponta a antena</p><p>WiMAX a partir de um poste ou telhado. Essa conexão é mais forte e mais estável</p><p>que a sem visada e trabalha com frequências mais altas podendo chegar a 66 GHz.</p><p>Nessas frequências há muito menos ruídos e muito mais largura de banda.</p><p>2.7.1. Padrão IEEE 802.16</p><p>O padrão IEEE 802.16 foi terminado em outubro de 2001 e publicado em 8 de</p><p>abril de 2002. Oficialmente o padrão é chamado de interface aérea para sistemas</p><p>fixos de acesso sem fio de banda larga (Air Interface for Fixed Broadband Wireless</p><p>System). Esse padrão define as funcionalidades adicionais na camada física,</p><p>23</p><p>especificação da interface aérea e as mudanças na camada de controle de acesso</p><p>ao meio para redes sem fio metropolitanas.</p><p>O funcionamento do WiMAX depende basicamente de uma estação base e de</p><p>estações terminais que recebem sinal da estação base. Essas estações terminais</p><p>são conhecidas também como CPE (Customer Premises Equipment), conforme</p><p>mostra a figura 5 a seguir. A estação base geralmente se localiza no centro das</p><p>estações terminais a fim de fornecer</p><p>cobertura de 360 graus, para isso possuem</p><p>antenas com feixes relativamente largos.</p><p>2.7.2. Arquitetura IEEE 802.16</p><p>Nas redes WiMAX são definidos dois elementos: o BB (Base Station –</p><p>Estação Base) e o SS (Subscriber Station), que podem ser encontrados também</p><p>como CPE. Logo abaixo a figura 6 apresenta a arquitetura do 802.16.</p><p>Figura 5 - Componentes de uma rede 802.16</p><p>Figura 6 - Arquitetura do padrão IEEE 802.16</p><p>24</p><p>A estação base (BS) realiza conexão entra a rede sem fio e a rede núcleo</p><p>especificada na figura como core network, suportando interfaces ATM, IP, Ethernet</p><p>ou E1/T1. Para o usuário acessar a rede, a SS utiliza uma conexão com a estação</p><p>base por intermédio de uma topologia Ponto-Multiponto. Outra topologia que é</p><p>utilizado no padrão 802.16 é a topologia Mesh (malha), na qual uma SS pode se</p><p>comunicar com outra SS antes de chegar à estação base.</p><p>A transmissão de dados da estação base para a SS é chamado de downlink e</p><p>o caminho inverso é chamado de uplink. Na transmissão downlink só existe um</p><p>transmissor e o protocolo MAC é bastante simples; já no uplink existem vários</p><p>assinantes tentando acessar resultando num protocolo mais complexo.</p><p>2.7.3. Pilha de protocolos do padrão IEEE 802.16</p><p>A pilha de protocolos 802.16 não se diferencia muito das pilhas de protocolos</p><p>dos padrões 802, mas tem um número maior de camadas. Uma das diferenças é a</p><p>camada de convergência e transmissão que é utilizada para ocultar as diferentes</p><p>tecnologias da camada de enlace de dados. A figura 7 a seguir ilustra a pilha de</p><p>protocolos do padrão 802.16 (Tanenbaum, 2003).</p><p>Figura 7 - A pilha de protocolos do 802.16</p><p>Na pilha de protocolos, como se pode observar na figura 7, a camada de</p><p>enlace de dados apresenta três subcamadas: subcamada de segurança, parte</p><p>comum da subcamada MAC e subcamada de convergência de serviços específicos.</p><p>Subcamada de segurança: cuida da criptografia, da descriptografia e do</p><p>gerenciamento de chave que é bem mais importante para redes públicas externas</p><p>do que para redes privadas internas (Tanenbaum, 2003).</p><p>Parte comum da subcamada MAC: são encontrados os principais</p><p>protocolos como o de gerenciamento de canais e a estação base que controla o</p><p>25</p><p>sistema. É ela que controla os canais de downstream e upstream. A subcamada</p><p>MAC é completamente orientada a conexões, com o objetivo de garantir ótima</p><p>qualidade de serviço para telefonia e multimídia (Tanenbaum, 2003).</p><p>Subcamada de convergência de serviços específicos: substitui a camada</p><p>de enlace lógico, que define a interface à camada de rede (Tanenbaum, 2003).</p><p>2.7.4. Camada Física do IEEE 802.16</p><p>Uma rede sem fio de banda larga para funcionar bem precisa de uma grande</p><p>fração do espectro, e na faixa de 10 a 66 GHz é onde podemos encontrar essa tal</p><p>fração (Tanenbaum, 2003). Essas ondas milimétricas trafegam de maneira muito</p><p>parecida com as ondas da luz, em linha reta, e por isso, a estação base pode ter</p><p>várias antenas, cada uma apontando para um lado do terreno ao seu redor. Cada</p><p>lado terá seus próprios usuários e é bastante independente dos lados adjacentes.</p><p>Figura 8- O ambiente de transmissão do 802.16</p><p>O padrão 802.16 utiliza três esquemas de modulação devido à perda</p><p>significativa da intensidade do sinal na banda milimétrica em relação à distância da</p><p>estação base. Como mostrado na figura 8 pode-se observar que para clientes</p><p>próximos a base é usada a modulação QAM-64 (Quadrature Amplitude Modulation -</p><p>Modulação por amplitude em Quadratura), com 6 bits/baud. Em um cliente que está</p><p>a média distância é usada a modulação QAM-16, com 4 bits/baud. Já para</p><p>assinantes que ficam muito distantes da estação base é usada uma modulação</p><p>26</p><p>QPSK (Quadrature Phase Shift Keying – chaveamento por deslocamento de fase</p><p>quadratura), com 2 bits/baud (Tanenbaum, 2003). Quanto mais distante o cliente</p><p>estiver da base menor será a taxa de dados oferecida pela modulação.</p><p>O padrão 802.16 utiliza dois esquemas mais flexíveis para alocar a largura de</p><p>banda, a FDD (Frequency Division Duplexing – duplexação por divisão de</p><p>frequência) e TDD (Time Division Duplexing – duplexação por divisão de tempo). No</p><p>TDD a estação base transmite quadros os quais são divididos por slots de tempo.</p><p>Os primeiros slots se destinam para o tráfego downstream, em seguida há um slot</p><p>usado pelas estações para comutar o sentido e no final do quadro há slots para o</p><p>tráfego upstream. A seguir a figura 9 mostra os quadros e slots de tempo do TDD</p><p>(Tanenbaum, 2003).</p><p>Figura 9 - Quadros e slots de tempo para duplexação por divisão de tempo</p><p>27</p><p>A estação base tem o controle total do tráfego downstream que é mapeado</p><p>em slots de tempo. Já o tráfego upstream é mais complexo e depende da qualidade</p><p>de serviço exigida.</p><p>A camada física do 802.16 tem um recurso que aumenta a eficiência</p><p>espectral, reduzindo o número de preâmbulos e cabeçalhos da camada. Esse</p><p>recurso é a habilidade da camada física para reunir vários quadros MAC enfileirados</p><p>em uma única transmissão física (Tanenbaum, 2003).</p><p>Em um ambiente de banda larga são esperados tantos erros de transmissão</p><p>que a correção de erros é feita na camada física. A camada física utiliza códigos de</p><p>Hamming para fazer tais correções antecipadamente. Tudo isso, para fazer com que</p><p>o canal pareça melhor do que realmente é (Tanenbaum, 2003).</p><p>2.7.5. O protocolo da subcamada MAC do padrão IEEE 802.16</p><p>Na subcamada MAC cada quadro possui subquadros nos quais os dois</p><p>primeiros são os mapas downstream e upstream. Esses quadros ocupam um slot</p><p>inteiro de tempo da camada física. Os mapas downstream e upstream informam o</p><p>que há dentro de cada slot de tempo e se eles estão ocupados ou livres. Quando</p><p>novas estações são conectadas no sistema o mapa downstream fica encarregado</p><p>de informá-los, pois possui vários parâmetros do sistema (Tanenbaum, 2003).</p><p>No canal downstream quem decide o que vai inserir em cada subquadro é a</p><p>estação base. Já no canal upstream existem assinantes concorrentes não</p><p>coordenados que precisam de acesso ao canal, tornando o mapa upstream um</p><p>pouco mais complicado do que o downstream. No mapa upstream a inserção</p><p>depende muito da qualidade de serviço oferecida pelo sistema. São definidas quatro</p><p>classes de serviço: serviço de taxa de bits constante, serviço de taxa de bits variável</p><p>de tempo real, serviço de taxa de bits variável de tempo não real e serviço de melhor</p><p>esforço (Tanenbaum, 2003).</p><p>Serviço de taxa de bits constante: esse serviço se destina à transmissão de</p><p>voz não compactada onde os dados enviados são predeterminados a intervalos de</p><p>tempo predeterminados. Quando a largura de banda está ocupada,</p><p>automaticamente são liberados os slots de tempo.</p><p>28</p><p>Serviço de taxa de bits variável de tempo real: esse serviço é destinado a</p><p>aplicações multimídia e a aplicações de software de tempo real onde pode ocorrer a</p><p>variação da largura de banda. A estação base consulta o assinante para saber a</p><p>largura de banda necessária em cada momento. Essas consultas são feitas em</p><p>intervalos fixos.</p><p>Serviço de taxa de bits variável de tempo não real: destinado à</p><p>transferência de grandes arquivos que necessita de transmissão pesada e de tempo</p><p>não real. Nesse serviço o assinante é consultado com frequência pela estação base,</p><p>mas não efetua o polling a intervalos de tempo prescritos com rigidez.</p><p>Serviço de melhor esforço: Nesse serviço nenhum polling é feito e se</p><p>destina a todos os outros casos. O assinante disputará a largura de banda com</p><p>outros assinantes do serviço de melhor esforço. No mapa upstream as solicitações</p><p>de largura de banda são marcadas como disponíveis para disputa nos slots de</p><p>tempo. Para minimizar colisões de solicitação de banda é usado o algoritmo de</p><p>recuo binário exponencial da Ethernet.</p><p>2.7.6. Padrão 802.16a</p><p>Este padrão foi aprovado em janeiro de 2003 e utiliza uma frequência de 2 a</p><p>11 GHz. A sua taxa de transmissão vai até 75 Mbps, utiliza</p><p>canais de 20 MHz e</p><p>antenas NLOS (Non Line Of Sight) sem linha de visada (VIVASEMFIO.com).</p><p>2.7.7. Padrão 802.16d</p><p>Este padrão foi o resultado do aprimoramento das tecnologias anteriores e foi</p><p>aprovado em junho de 2004, tornando as outras tecnologias ultrapassadas.</p><p>O padrão 802.16d, é também conhecido por WiMAX Nomádico, e seus</p><p>primeiros equipamentos foram homologados no começo de 2006. O 802.16d não faz</p><p>handoff entre as ERBs (Estação Rádio Base) em altas velocidades. Sua frequência</p><p>é de 2 a 11 GHz, taxa de transmissão de até 75 Mbps e utiliza canais de 20 MHz</p><p>como no padrão 802.11a. Em ambientes sem linha de visada este padrão tem um</p><p>alcance de 8 a 12 Kms e em ambientes com linha de visada chega a oferecer de 30</p><p>a 40 Kms de cobertura (VIVASEMFIO.com).</p><p>29</p><p>2.7.8. Padrão 802.16e</p><p>O padrão 802.16e também conhecido como WiMAX Móvel, foi ratificado no</p><p>final de 2005. Este padrão ao contrário do 802.16d, é capaz de efetuar handoff entre</p><p>ERBs em altas velocidades, velocidade esta de até 150 quilômetros por hora. A sua</p><p>principal desvantagem é que com essa mobilidade são necessários a utilização de</p><p>canais de 5MHz e que pode chegar a taxas de transmissão em torno de 15Mbps</p><p>(VIVASEMFIO.com).</p><p>2.8. Comparação entre IEEE 802.11 e 802.16</p><p>Os ambientes em que os padrões 802.11 e 802.16 operam são similares em</p><p>muitos caminhos, mas também há muitas diferenças. Primeiramente foram</p><p>designados para oferecer uma elevada largura de banda na comunicação sem fio.</p><p>Entretanto, o padrão 802.16 oferece serviço para edifícios nos quais não são</p><p>móveis, enquanto mobilidade é fundamental no padrão 802.11.</p><p>A tecnologia 802.11 foi desenvolvida para atuar em ambientes privados (rede</p><p>local) oferecendo maior mobilidade à rede cabeada enquanto o padrão 802.16 foi</p><p>desenvolvido para oferecer banda larga sem fio a regiões metropolitanas</p><p>(Tanenbaum, 2003). Observa-se na tabela 2 a seguir, que o alcance do padrão IEEE</p><p>802.11 é bem inferior ao IEEE 802.16 e a segurança do padrão IEEE 802.16 é bem</p><p>superior ao seu sucessor.</p><p>Tabela 2 - Comparação entre IEEE 802.11 e IEEE 802.16</p><p>IEEE 802.11 IEEE 802.16</p><p>Aplicação Inicial LAN sem fio</p><p>Acesso a banda larga sem fio</p><p>(BWA)</p><p>Taxa de Transmissão 54Mbps (canal de 20 MHz) 100Mbps (canal de 20 MHz)</p><p>Alcance Otimizado para 100m Até 50Kms</p><p>QoS Nenhum QoS para voz e vídeo,</p><p>diferenciação de serviços</p><p>Cobertura Otimizada para NLOS indoor LOS e NLOS Otimizada para</p><p>NLOS outdoor</p><p>Segurança 802.11i Triple-DES, RSA</p><p>Níveis de Serviço Nenhum</p><p>Diferentes níveis de serviço</p><p>oferecem suporte a requisições</p><p>diferenciadas de largura de</p><p>banda</p><p>30</p><p>Protocolo de Acesso CSMA/CA</p><p>(802.11b/802.11a/802.11g)</p><p>Request/Grant (802.16a)</p><p>Usuários Centenas Milhares</p><p>Outra diferença entre o padrão IEEE 802.16 e IEEE 802.11 é a existência de</p><p>QoS para controlar a qualidade de serviço da rede, ajudando muito a organizar o</p><p>tráfego na rede definindo prioridades e limites. O 802.11 não foi projetado para</p><p>suportar telefonia e uso pesado de multimídia ao contrário do padrão 802.16 que dá</p><p>suporte a todas essas aplicações. O 802.16 oferece banda para parte de uma</p><p>cidade, as distâncias podem ser de vários quilômetros e por isso a potência na</p><p>estação base pode variar de estação pra estação. Outro ponto que devemos</p><p>ressaltar é a segurança e a privacidade no 802.16 por oferecer banda larga pra uma</p><p>grande área aberta.</p><p>Nesse padrão ainda se espera que cada célula tenha muito mais usuários que</p><p>uma célula típica 802.11 e que cada usuário utilize uma largura de banda maior que</p><p>no 802.11. É por essa razão que o padrão 802.16 opera na faixa de frequências de</p><p>10 a 66 GHz, pois necessita de mais espectros que as bandas ISM podem oferecer.</p><p>2.9. Aplicação WiMAX</p><p>Há agências bancarias utilizando WiMAX como por exemplo o Bradesco, que</p><p>interligou três unidades com a sede em Osasco, na grande São Paulo, para teste.</p><p>Agora mais quatorze agências serão ligadas ao sistema central do Bradesco já que</p><p>as outras três teve resultados excelentes.</p><p>A Embratel levou o WiMAX a 12 capitais brasileiras, onde oferecerá o serviço</p><p>coorporativo. O objetivo da Embratel não é fornecer banda larga a residências, pois</p><p>a tecnologia 3G está em vantagem, e sim oferecer banda larga para pequenas e</p><p>médias empresas localizada na área de cobertura das antenas WiMAX. Diz a</p><p>Embratel que os investimentos na rede somarão R$ 175 milhões. A segunda etapa</p><p>do projeto da Embratel é levar banda larga a mais 49 municípios instalando 1018</p><p>rádios ERB para cobrir toda a área desejada (ZMOGINSKI, 2008).</p><p>Nos Estados Unidos, a marca Chrysler irá começar a montagem de carros</p><p>com GPS e WiMAX integrados. O motorista receberá informações do trânsito,</p><p>previsão do tempo, imagens, emails, compromissos e opções de compra online</p><p>31</p><p>(Plantão Info, 2008). Na figura abaixo se observa como é o WiMAX hoje e como será</p><p>no futuro. Hoje é preciso intermediar a conexão da antena WiMAX aos</p><p>computadores pelo modem que na figura está como CPE (Customer Premises</p><p>Equipment). No futuro os notebooks, computadores, carros e qualquer aparelho que</p><p>tenha conexão com a internet virá com uma placa para conexão com WiMAX sem</p><p>precisar passar pelo modem, como pode ser observado na figura 10 abaixo.</p><p>Outra implantação do WiMAX muito interessante foi na beira do rio Amazonas</p><p>na cidade de Parintins, 420 quilômetros de Manaus. A rede WiMAX montada nessa</p><p>cidade conecta um centro de saúde, escolas públicas, um centro comunitário e a</p><p>universidade do Amazonas. Foram colocadas quatro antenas WiMAX e até o final do</p><p>ano a previsão é de colocar mais 25 antenas para atender inclusive as regiões</p><p>rurais, mais afastadas da cidade (Plantão Info, 2008).</p><p>A Worldmax, um operadora holandesa, está oferecendo a rede WiMAX com</p><p>velocidade mínima de 2 Mbps a um custo de € 20 euros, aproximadamente R$</p><p>52,00. Por enquanto a área de cobertura da rede é apenas no centro da cidade de</p><p>Amsterdã, mas a operadora pretende cobrir toda a cidade. A única restrição do</p><p>WiMAX para a operadora, é que para cobrir o país todo com a conexão, levaria</p><p>aproximadamente 12 meses, é como se montasse toda a rede de celulares da</p><p>Holanda novamente (ZMOGINSKI, 2008).</p><p>Figura 10 - WiMAX hoje e no futuro</p><p>32</p><p>3. METODOLOGIA</p><p>3.1. Classificações do trabalho</p><p>Trata-se de uma pesquisa exploratória, cujo objetivo é proporcionar maior</p><p>familiaridade com os protocolos 802.11 e 802.16, com vista a torná-los mais</p><p>explícitos. Quanto ao tipo procedimental e ao objeto adotado, a pesquisa foi</p><p>classificada como bibliográfica e documental, pois foi realizada uma pesquisa</p><p>intensa sobre o assunto em livros, monografias, artigos científicos, apostilas, papers</p><p>e outros materiais disponíveis que continham informações sobre o assunto abordado</p><p>neste trabalho.</p><p>Para Lênin apud Minayo (1994, p. 17), “o método é a alma da teoria,</p><p>distinguindo a forma exterior com que muitas vezes é abordado tal tema (como</p><p>técnicas e instrumentos) do sentido generoso de pensar a metodologia como</p><p>articulação entre conteúdos, pensamentos e existência”.</p><p>Dilthey apud Minayo (1994, p. 17) pondera que o método é necessário por</p><p>causa de nossa mediocridade. “Para sermos mais generosos, diríamos, como não</p><p>somos gênios, precisamos de parâmetros para caminhar no conhecimento. Porém,</p><p>ainda que simples mortais, a marca de criatividade é nossa “grife” em qualquer</p><p>trabalho de investigação”.</p><p>Segundo Lakatos e Marconi (2004, p. 83), “não há ciência sem o emprego de</p><p>métodos científicos”. Sendo assim, a metodologia a ser aplicada no presente estudo</p><p>será o método dedutivo, onde a partir de uma situação geral, procurou-se</p><p>particularizar a conclusão a respeito do tema proposto.</p><p>Segundo Gil (2002, p.41) pode-se dizer que estas pesquisas têm como</p><p>objetivo principal o aprimoramento de ideias ou a descoberta de intuições. Seu</p><p>planejamento é, portanto, bastante flexível, de modo que possibilite a consideração</p><p>dos mais variados</p><p>aspectos relativos ao fato estudado. Na maioria dos casos, essas</p><p>pesquisas envolvem: (a) levantamento bibliográfico; (b) entrevistas com pessoas que</p><p>tiveram experiências práticas com o problema pesquisado; e (c) análise de exemplos</p><p>que “estimulem a compreensão”.</p><p>33</p><p>Foram efetuados também estudos de casos para demonstrar as aplicações</p><p>do WiMAX ao nosso meio.</p><p>3.2. Planos de Pesquisa</p><p>� Escrever sobre a tecnologia WIMAX;</p><p>� Falar sobre seus aspectos gerais, vantagens e desvantagens;</p><p>� Fazer comparação entre as tecnologias WI-FI e WIMAX;</p><p>� Conhecer mais as frequências e taxas de transferências usadas</p><p>na tecnologia WIMAX;</p><p>� Analisar custo/beneficio.</p><p>34</p><p>4. DISCUSSÕES E RESULTADOS</p><p>4.1. Questionário aplicado</p><p>Para a realização da pesquisa e coleta dos dados foi utilizado o seguinte</p><p>questionário abaixo, que foi submetido aos responsáveis pela Tecnologia da</p><p>Informação das Faculdades Uniplan.</p><p>01- Qual a tecnologia de acesso a Internet que a Un iplan possui?</p><p>02- A Uniplan possuem quantos campos no Distrito Fe deral?</p><p>03- Qual a tecnologia utilizada para interligação d os Campus?</p><p>04- Cada Campus tem um link de acesso a Internet ou a saída é única?</p><p>05- Qual o custo mensal para acesso a Internet?</p><p>06- Qual a velocidade de acesso?</p><p>07- Qual o custo para interligação dos Campus?</p><p>08- Possui algum tipo de acesso por VPN (Rede Priva da)?</p><p>09- Caso positiva a resposta anterior, qual o tipo de protocolo usado para</p><p>realização de VPN?</p><p>10- Qual a velocidade de interligação dos Campus?</p><p>Como o questionário não foi respondido, não foi possível obter os dados reais</p><p>para a realização da pesquisa.</p><p>Baseado nos motivos acima especificados, serão utilizados alguns valores</p><p>fictícios como referência para demonstrar as vantagens na utilização da tecnologia</p><p>WiMAX para interligação de escritórios a longa distância.</p><p>4.2. Desenvolvimento da pesquisa</p><p>Será utilizada como referência a velocidade de acesso a Internet de 10 Mbps,</p><p>pois um dos provedores de serviço utilizado como referência no trabalho, só</p><p>disponibiliza em seu site os valores para acesso na tecnologia ADSL até esta</p><p>velocidade.</p><p>35</p><p>Suponhamos que a Uniplan possua dois acessos a Internet em cada Campus,</p><p>sendo um restrito aos servidores para acesso a Internet e interligação das Unidades</p><p>e outro para disponibilizado para acesso à Internet aos usuários e alunos.</p><p>Conclui-se que a Uniplan tem um custo mensal em cada Unidade, na</p><p>empresa OI/Brt de R$ 99,90 (Noventa e nove e noventa) mais um acréscimo de R$</p><p>30,00 para disponibilização de um IP fixo, totalizando R$ 129,90 (Cento e vinte nove</p><p>e noventa), se o serviço contrato for na empresa GVT o custo será de R$ 94,90</p><p>Figura 11 - Valores disponibilizados no site da Oi no dia 01 de dezembro de 2012.</p><p>Figura 12 - Valores disponibilizados no site da GVT no dia 01 de dezembro de 2012.</p><p>36</p><p>(Noventa e quatro e noventa) mais um acréscimo de R$ 50,00 (Cinquenta reais)</p><p>totalizando um gasto mensal de R$ 144,90 (Cento de quarenta e quatro e noventa),</p><p>como a faculdade possui dois link em cada Unidade o custo mensal será de R$</p><p>229,80 (Duzentos e vinte e nove e noventa), e na empresa GVT o custo mensal será</p><p>de R$ 239,80 (Duzentos e trinta e no reais e oitenta centavos).</p><p>Para estimativa de custo recurso financeiro foi utilizado apenas um link com</p><p>IP fixo, pois foi considerado que não há necessidade deste recurso no link de</p><p>Internet para acesso dos alunos e usuários da Uniplan.</p><p>Para a elaboração deste trabalho foi utilizado como base para o estudo a</p><p>interligação das unidades da Uniplan com sede no Distrito Federal, atualmente</p><p>existem 2 (dois) campus, um instalado na Asa Sul e outro em Águas Claras,</p><p>conforme informado no site da Uniplan</p><p>(http://www.uniplandf.edu.br/instituto/campus.asp).</p><p>Figura 13 - Unidades da Uniplan no DF</p><p>37</p><p>A distância aproximada entre os dois Campus é de 11,3 Km (Onze kilometros</p><p>e 300 metros), medido em linha reta com visada direta.</p><p>Figura 14 - Caminho direto entre os Campus da Uniplan DF</p><p>38</p><p>O Campus de Águas Claras encontra-se em uma atitude de</p><p>aproximadamente 1.190m (um mil cento e noventa metros), e o Campus da Asa Sul</p><p>encontra-se a uma altitude de aproximadamente 1.127m (mil cento e noventa e sete</p><p>metros), possuindo de diferença de altitude de altitude e aproximadamente de 63 m</p><p>(Sessenta e três metros).</p><p>Figura 15 - Perfil de elevação do Campus da Uniplan Águas Claras</p><p>Figura 16 - Perfil de elevação do Campus da Uniplan Asa Sul</p><p>39</p><p>Para a extração das imagens e informações de distâncias e elevações foi</p><p>utilizado como referência o software Google Earth na versão 7.0.1.8244 (beta) com</p><p>data de compilação em 10/29/2012.</p><p>Figura 17 - Tela de Informações do Software utilizado para distâncias e elevações</p><p>40</p><p>Identificado que é possível a interligação das Unidades utilizando tecnologia</p><p>Wimax, foi iniciado um estudo para identificar qual a melhor frequência a ser</p><p>utilizada para esta transmissão, dentre as frequências abaixo informadas no site da</p><p>Teleco:</p><p>Tabela 3 - Frequências Wimax no Brasil</p><p>Faixa de Frequência Características</p><p>2,5 GHz</p><p>Frequência licenciada. Esta é a melhor</p><p>frequência disponível para WiMAX no Brasil. É a</p><p>mais baixa, então teremos os melhores</p><p>alcances, exigindo uma menor quantidade de</p><p>estações rádio-base para cobrir uma</p><p>determinada área. Hoje em poder das empresas</p><p>de MMDS.</p><p>Alcance com Linha de Visada (LOS) = 18 – 20</p><p>km</p><p>Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 9 – 10</p><p>km</p><p>3,5GHz</p><p>Frequência licenciada. Esta é a frequência</p><p>disponível para WiMAX no Brasil, utilizada pelas</p><p>operadoras e prestadoras de serviço de</p><p>telecomunicações.</p><p>Alcance com Linha de Visada (LOS) = 12 – 14</p><p>km</p><p>Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 6 – 7 km</p><p>5,8 GHz</p><p>Frequência NÃO licenciada. Esta é a frequência</p><p>LIVRE disponível para WiMAX no Brasil,</p><p>podendo ser utilizada por qualquer empresa</p><p>prestadora de serviços. Por ser não licenciada,</p><p>existe a possibilidade de interferências e</p><p>congestionamento de frequências em áreas de</p><p>grande densidade. É importante, pois não exige</p><p>gastos com a aquisição de licenças, o que pode</p><p>viabilizar o plano de negócio de muitas áreas no</p><p>Brasil.</p><p>Alcance com Linha de Visada (LOS) = 7 – 8 km</p><p>Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 3 – 4 km</p><p>10,5 GHz</p><p>Frequência licenciada. Não existem ainda</p><p>equipamentos de WiMAX para cobertura desta</p><p>frequência. O principal motivo é a necessidade</p><p>de microcélulas, pois o poder de cobertura em</p><p>grandes distâncias nesta frequência é baixo.</p><p>Futuramente poderá se tornar uma alternativa,</p><p>quando houver um esgotamento de banda em</p><p>frequências mais baixas e uma proliferação do</p><p>conceito de WiMAX. Referência: CDMA vs</p><p>OFDM do Dailywireless.</p><p>Os valores acima especificados foram extraídos de estudos práticos com</p><p>antenas comuns, porém o fabricante dos equipamentos garante distâncias maiores</p><p>com a utilização de antenas com melhores qualidades.</p><p>41</p><p>A frequência utilizada para a interligação foi a de 5,8 GHz, por se tratar de</p><p>uma frequência não licenciada, livre no Brasil, não gerando custos para a utilização,</p><p>reduzindo com isso custos na implantação.</p><p>Após definida a frequência de trabalho, foi realizado um novo estudo para</p><p>verificar quais as antenas poderiam ser utilizadas para a interligação dos Campus.</p><p>Após uma ampla pesquisa de vários fabricantes foi verificado que a antena</p><p>que melhor atendia as especificações necessárias garantindo velocidade e</p><p>desempenho durante as transmissões de dados, foi a antena Ubiquiti Airgrid M5 5,8</p><p>GHz AGM5-1724 27 dBi, disponível nas lojas da D’antenas ao custo de R$ 350,00</p><p>(Trezentos e cinquenta reais).</p><p>Figura 18 - Antena adotada no estudo para interligação das Unidades</p><p>Soluções do CPE de BreakthroughComplete AirMax do preço/desempenho. A</p><p>tecnologia pendente de TechnologyUtilizing InnerFeed da antena de InnerFeed da</p><p>patente, a série nova de AirGrid M representa a evolução de dispositivos sem fios de</p><p>faixa</p><p>larga ao ar livre. Termine a antena e a integração de sistema de rádio fornece</p><p>soluções revolucionárias do custo/desempenho a indústria de faixa larga</p><p>42</p><p>mundial.Na tabela abaixo serão especificadas todas as características técnicas da</p><p>antena adotada no estudo.</p><p>Tabela 4 – Especificações técnicas da antena adotada</p><p>Especificações Técnicas</p><p>Modelo AirGrid M 27 dBi</p><p>Frequência 5475 - 5825 MHz</p><p>Velocidade Até 100 Mbps</p><p>Ganho 27 dBi</p><p>Processador Atheros MIPS 24KC, 400 MHz</p><p>Memória 32 MB SDRAM, 8 MB Flash</p><p>Consumo (máximo) 3 W</p><p>Método de alimentação PoE passivo</p><p>Alimentação 5 V, USB + PoE, inclusa</p><p>Temperatura operacional 30°C a 75°C</p><p>Umidade 5 a 95%, condensado</p><p>Conector 1 porta ethernet 10/100 Mbps</p><p>Vibração e choque ETSI300-019-1.4</p><p>Material (externo) Plástico anti-UV</p><p>Acessórios Kit de instalação em mastros incluso</p><p>RoHS Sim</p><p>Certificações FCC/IC RS210/CE</p><p>Foi verificado que devido a grande quantidade de edificações em Águas</p><p>Claras, com diversas alturas que pode chegar a 100 metros, foi adotada a utilização</p><p>de uma torre de transmissão para reduzir a quantidade de interferências.</p><p>Conforme levantamento realizado no mercado o custo médio de uma torre de</p><p>18 metros autoportante montada é de R$ 2.500,00.</p><p>43</p><p>Figura 19 - Antena autoportante para telecomunicações</p><p>Esta torre poderia ser utilizada para interligação de outros Campus da Uniplan</p><p>que forem inaugurados.</p><p>4.3. Comparativo de custos</p><p>Para a adoção da tecnologia de transmissão WIMAX foi verificado que as</p><p>Faculdades Uniplan teriam um custo inicial de R$ 350,00 (trezentos e cinquenta</p><p>reais) referente a aquisição de cada antena e de R$ 2.500,00 (dois mil e quinhentos</p><p>reais) referente a aquisição da torre de transmissão utilizada na Unidade de Águas</p><p>Claras, totalizando um custo de R$ 3.200,00 (Três mil e duzentos reais).</p><p>A economia no custo médio mensal pago a provedora de serviços por um link</p><p>de ADSL de 10 Mbps com VPN para interligação das Unidades seria de R$ 274,80</p><p>(Duzentos e setenta e quatro reais e oitenta centavos), gerando um custo anual</p><p>44</p><p>médio de R$ 3.297,60 (Três mil duzentos e noventa e sete reais e sessenta</p><p>centavos).</p><p>Realizando um comparativo dos custos de implantação de uma rede WIMAX</p><p>e os custos pagos a operadora foi verificado que no primeiro ano de funcionamento</p><p>da rede WIMAX, a faculdade já teria um retorno sobre o investimento, isso</p><p>considerando uma velocidade de 10Mbps, se considerarmos uma velocidade de</p><p>48Mbps que seria a velocidade alcançada a esta distância o retorno seria em torno</p><p>de 6 meses ou menos.</p><p>45</p><p>5. CONCLUSÃO</p><p>Este TCC foi escrito com o objetivo de aumentar nossos conhecimentos na</p><p>área de redes sem fio, na qual foi apresentada ao Brasil em 2004 e está em grande</p><p>crescimento.</p><p>Observa-se no mesmo também a diferença dos padrões 802.11 e 802.16, na</p><p>qualidade do serviço oferecido, na segurança do envio dos pacotes e na velocidade</p><p>de transmissão. Nos três processos o padrão 802.16 foi superior ao seu sucessor</p><p>802.11.</p><p>Com a chegada dessa tecnologia vai aprimorar ainda mais a comunicação em</p><p>nosso país e facilitar a vida de muitas pessoas que até hoje utilizam modems para</p><p>fazer conexão com a internet, ou por morarem em bairros que ainda não chegaram a</p><p>ADSL, ou por morarem nas zonas rurais.</p><p>A tendência do mercado é acabar com a telefonia convencional migrando</p><p>para voz sobre IP. O que impede isso atualmente é a falta de qualidade nas ligações</p><p>e o alto custo dos aparelhos necessários para instalação do mesmo.</p><p>Como trabalho futuro pretende-se realizar comparações de qualidade de</p><p>transferência de pacotes e velocidade de banda do padrão 802.16 com os padrões</p><p>passados, para analisar o quanto melhorará a voz sobre IP com a chegada do</p><p>WiMAX.</p><p>46</p><p>6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>-::8>Michael, 1958. Descobrindo bluetooth. Rio de Janeiro: Campus, 2001. 289 p, il.</p><p>ALVARION. Disponível em:</p><p><http://www.alvarion.com/solutions/mobile/products/breezemax/components/custome</p><p>rpremisesequipment/>. Acesso em: 5 junho. 2006.</p><p>Antenas de 5.8GHz. Disponível em: <</p><p>http://www.dantenas.com.br/vitrine/produto.asp?produto=142&loja=Wireless&idLoja=</p><p>8&linha=Antenas%205,8Ghz&idLinha=2>. Acesso em: 02 Dez. 2012.</p><p>Blumenau : Edifurb, 2003. 158p, il. (Livro didático).</p><p>Disponível em <http://www.intel.com/netcomms/technologies/wimax/303787.pdf>.</p><p>Acesso em: 24 Maio. 2006.</p><p>EL ZOOGHBY, Ahmed. Smart antenna engineering. Boston, MA : Artech House,</p><p>2005.</p><p>INTEL. A Technical Overview and Comparison of WiMAX and 3G Technologies.</p><p>2004.</p><p>MARKS, Roger. IEEE Standard 802.16: A Techinal Overview of the WirelessMAN</p><p>AirInterface for Broadband Wireless Access. Boulder 2004. Disponível em:</p><p><http://www.comsoc.org/ci1/Public/2002/Jun/index.html>. Acesso em: 22 Maio. 2006.</p><p>PÉRICAS, Francisco Adell. Redes de computadores: conceitos e a arquitetura</p><p>Internet.</p><p>PRADO, Eduardo. Revista do WiMax. Rio de Janeiro, 2004. Disponível em:</p><p><http://www.wirelessbrasil.org/eduardo_prado/revista_wimax/wimax01.html>. Acesso</p><p>em: 17 Março. 2006.</p><p>Redes WiMAX: Bandas e Coberturas. Disponível em:</p><p><http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialredeswimax/pagina_3.asp>. Acesso em:</p><p>02 Dez. 2012.</p><p>SRTELECOM. Disponível em:</p><p><http://www.srtelecom.com/imports/pdf/en/whitepaper/WiMAX-LOS-and-NLOS-</p><p>Technology-Dec2004.pdf>. Acesso em: 2 Junho. 2006.</p><p>47</p><p>Tradução de: Discovering Bluetooth.</p><p>USROBOTICS. Disponível em:</p><p><http://www.usr.com/download/whitepapers/port/maxgport-wp.pdf>. Acesso em 27</p><p>Julho. 2006.</p><p>Wikipedia. Disponível em:</p><p><http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequency_division_modulation>. Acesso</p><p>em: 22 Maio. 2006.</p><p>WiMax forum. Disponível em: <http://www.wimaxforum.org.> . Acesso em: 24 Maio.</p><p>2006.</p><p>WiMAX: a revolução sem fio. Saber Eletrônica, Tatuapé, v.42, n. 400, p.54, 6 de</p><p>maio de 2006.</p><p>WNI do Brasil Ltda. Projeto WiMAX Itajaí. Curitiba, 2005.</p><p>xv, 324 p, il. (Artech House mobile communications library).</p><p>48</p><p>7. ANEXOS</p>