FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS GIOVANA CAVALHEIRO. PROJETO DE IMPLEMENTAÇÃO DE REDE WiMAX PARA A CIDADE DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS

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1 FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS GIOVANA CAVALHEIRO PROJETO DE IMPLEMENTAÇÃO DE REDE WiMAX PARA A CIDADE DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS SÃO JOSÉ DOS CAMPOS 2010

2 ii GIOVANA CAVALHEIRO PROJETO DE IMPLEMENTAÇÃO DE REDE WiMAX PARA A CIDADE DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS Trabalho de graduação apresentado à Fatec de São José dos Campos, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Tecnólogo em Redes de computadores. Orientador: Prof. José Carlos Lombardi, Dr. SÃO JOSÉ DOS CAMPOS 2010

3 iii

4 iv Dedico este trabalho em primeiro lugar a Deus que sempre me guia pelos melhores caminhos, aos meus pais pelo apoio, carinho e paciência, e aos meus amigos por todo o apoio.

5 v AGRADECIMENTOS Agradeço em primeiro lugar a Deus, por sempre estar ao meu lado, me guiando e me mostrando sempre qual estrada seguir. Ao meu orientador Professor José Carlos Lombardi, por aceitar me orientar e acreditar no meu trabalho, ao professor Giuliano Bertoti, por não permitir que eu desistisse da vida acadêmica, aos demais professores por toda orientação, paciência, apoio e brincadeiras durante as aulas. Aos meus pais: minha base e meu apoio por todo o carinho, paciência e principalmente amizade. A minha amiga e irmã Danielle pela ajuda nos momentos difíceis, não só durante minha trajetória acadêmica, mas durante a vida. E finalmente aos meus colegas de faculdade, Luiz Felipe, Juliano, Charles, Leonardo Aleixo, Léia e Cláudia por toda ajuda e carinho durante estes três anos de convivência, por proporcionar tantos momentos felizes e engraçados, vocês são inesquecíveis.

6 vi RESUMO As redes de computadores fazem parte do universo da população mundial. Desde simples redes domésticas até grandes empresas precisam delas para a comunicação e transferência de dados. Sem as redes, a comunicação seria mais demorada e cara. Porém, uma grande parte da população ainda não tem acesso a internet, devido aos auto custos dos provedores de acesso, equipamentos caros e falta de provedores de internet que consigam levar este serviço a todos os locais de uma cidade, seja por causa de topologia ou falta de infra-estrutura. Uma das possíveis soluções para este problema são as redes WiMAX. Elas permitem o acesso a internet independente da topografia de uma cidade, e a preços módicos, pois com apenas uma estação base, pode-se fornecer o serviço a vários assinantes, sem a necessidade de cabos. O objetivo deste trabalho é apresentar um projeto de rede WiMAX para a cidade de São José dos Campos. PALAVRAS- CHAVE: Tecnologia WiMAX, Projeto de redes, Tecnologias de rede sem fio

7 vii ABSTRACT A PROJECT FOR A WIMAX NETWORK IMPLEMENTATION TO THE CITY OF SÃO JOSÉ DOS CAMPOS Computer network are part of the universe of world population. From a simple home network to the largest enterprise they need to communicate and transfer data. Without networks, communication would be expensive and long. However, a large proportion of the population still lacks access to the Internet due to the cost of auto service providers, expensive equipment and lack of internet service providers who can bring this service to all locations within a city, either because of topology or lack of infrastructure. One of the possible solutions to this problem is the WiMAX networks. It provides access to the Internet independent of the topography of a city, and affordable, because with only one base station it can provide service to multiple subscribers without the need for cables. The aim of this paper is to present a WiMAX network design for the city of São José dos Campos. KEYWORDS: WiMAX Technology, Design of networks, wireless technologies

8 viii LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 Modelo de topologia em barramento Figura 2.2 Modelo de topologia estrela Figura 2.3 Rede lan Figura 2.4 Rede man Figura 2.5 Rede wan Figura 2.6 Modelo de rede ponto-a-ponto Figura 2.7 Modelo de rede ponto-multiponto Figura 2.8 Modelo de rede ad-hoc Figura 2.9 União de duas bss formando uma ess Figura 2.10 Exemplo de roaming Figura 3.1 Linha de visada Figura 3.2 Sem linha de visada Figura 3.3 Arquitetura ponto-a-ponto Figura 3.4 Arquitetura ponto-multiponto Figura 3.5 Arquitetura mesh Figura 4.1 Antenas wimax da prestadora (externa) e do cliente (interna) Figura 4.2 Access point modelo wap Figura 4.3 Modem usb Figura 4.4 Exemplo de triangulação Figura 5.1 Mapa de São José dos Campos destacando suas regiões Figura 5.2 Topografia da cidade de São José dos Campos Figura 5.3 Cidade de São José dos Campos Figura 5.4 Vista aérea da cidade... 53

9 ix Figura 5.5 Vista panorâmica de bairro joseense...53 Figura 5.6 Vista panorâmica da cidade Figura 5.7 Estação radio-base 55 Figura 5.8 Estação radio-base ysemax (wry035-b) Figura 5.9 Subscriber station da alvarion s breezemax Figura 5.10 Estação cliente da siemens gigaset se Figura 5.11 Topologia adotada na cidade de São José dos Campos Figura 5.12 Demonstração da instalação das estações base Figura Amostra de transmissão do sinal wimax pelas antenas instaladas na cidade... 59

10 x SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO MOTIVAÇÃO OBJETIVOS OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS METODOLOGIA REDES DE COMPUTADORES CONCEITOS BÁSICOS DE REDES DE COMPUTADORES APLICAÇÕES DAS REDES DE COMPUTADORES REDES SEM FIO REDES SEM FIO ARQUITETURA DE REDE SEM FIO ROAMING TRANSMISSÃO VIA WLAN CONSIDERAÇÕES FINAIS PADRÃO WIMAX O WIMAX FÓRUM PADRÃO IEEE TIPOS DE SERVIÇOS DO WIMAX E OS PADRÕES IEEE FUNCIONAMENTO DAS REDES WIMAX WIMAX NOMÁDICO E MÓVEL WiMAX Nomádico WIMAX MÓVEL ARQUITETURA DE REDE ARQUITETURA PONTO A PONTO ARQUITETURA PONTO-MULTIPONTO ARQUITETURA MESH VANTAGENS E DESVANTAGENS DO WIMAX... 35

11 xi VANTAGENS DESVANTAGENS TOPOGRAFIA TIPO DE COBERTURA CONSIDERAÇÕES FINAIS PROJETANDO UMA REDE WIMAX INICIANDO O PROJETO EQUIPAMENTOS WIMAX TIPOS DE ANTENAS OUTROS EQUIPAMENTOS WIMAX INSTALAÇÕES DAS ESTAÇÕES BASE INSTALAÇÃO DO WIMAX EM RESIDÊNCIAS CONSIDERAÇÕES FINAIS UTILIZANDO O MÉTODO SITE SURVEY PARA DESENVOLVER UM PROJETO DE REDES WIMAX PARA SÃO JOSÉ DOS CAMPOS METODOLOGIA SITE SURVEY SITE SURVEY EM REDES WIRELESS FINALIDADES DO PROJETO ANÁLISE DO AMBIENTE OBSTÁCULOS DO AMBIENTE QUANTIDADE DE USUÁRIOS E O LINK DE INTERNET INFRA-ESTRURUTA TOPOLOGIA E DISTRIBUIÇÃO DAS ESTAÇÕES BASE CONSIDERAÇÕES FINAIS CONCLUSÃO CONTRIBUIÇÕES E CONCLUSÕES TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS...60

12 11 1 INTRODUÇÃO 1.1 Motivação Com os avanços e melhorias das tecnologias de redes, e o crescimento de padrões de conexão sem fio, a internet wireless vem conquistando novos usuários a cada ano, graças a suas vantagens em relação às redes cabeadas. As restrições da conexão através de cabo começam com as limitações físicas. Este tipo de rede não chega a todos os lugares, como por exemplo, zona rural e áreas de difícil acesso ou com uma topologia complicada, como lugares montanhosos, já que os cabos tem que ser conectados a um meio físico para transmitir o sinal e só conseguem uma área de abrangência de 100 metros com cabos metálicos. Levar internet a estes lugares aumentaria os custo de implementação e manutenção, e ainda teriam a necessidade da instalação de repetidores durante o trajeto da rede elevando o preço do serviço ao usuário, sem contar a baixa qualidade do serviço. Entre as tecnologias sem fio, destaca-se o Wi-Fi e o WiMAX. As redes Wi-Fi têm limitações geográficas e de velocidade. Este tipo de rede é acessada através de pontos de acesso chamados hot spots, os usuários deste tipo de tecnologia ganham mobilidade, mas a curtas distâncias, quando o usuário sai de perto destes pontos de acesso a conexão é interrompida, por isso seu uso é restrito a prédios, shoppings ou residências, pois quanto maior for a área de cobertura do sinal, mais pontos de acesso devem ser instalados, elevando o preço do serviço. Com relação à velocidade, as redes sem fio perdem se comparadas com a tecnologia WiMAX, pois esta provê uma conexão de maior velocidade. O grande diferencial da tecnologia WiMAX é a vasta área de cobertura e grande largura de banda. Com apenas uma antena, pode-se abranger uma área de cobertura que varia entre três e nove quilômetros, dependendo da condição geográfica e física da área onde a antena será instalada.

13 12 Outra vantagem do sistema WiMAX é o combate a exclusão digital. Este tipo de sistema possibilita levar a internet a áreas remotas como a zona rural, ou levar internet para setores que possuem computador, porém sem acesso a rede, como escolas e órgãos públicos. Nas escolas as crianças têm acesso ao computador, mas as escolas têm falhado na missão de democratizar o uso da internet. Segundo dados do comitê para a democratização da informática, em 2001 apenas 12,46% da população brasileira têm acesso a computadores e somente 8,31% estão conectados à internet. Outra vantagem deste tipo de rede se aplica ao notebook de 100 dólares, que fornecem acesso à internet para milhares de alunos carentes, levando este serviço para bairros distantes e periferias. 1.2 Objetivos A seguir são apresentados os motivos que levaram ao desenvolvimento deste trabalho Objetivo Geral O objetivo deste trabalho é apresentar um projeto de rede WiMAX para a cidade de São José dos Campos Objetivos Específicos O objetivo específico deste trabalho é: a) demonstrar um modelo de rede WiMAX em São José dos Campos; b) determinar quais equipamentos WiMAX melhor se adequam a cidade; c) determinar a instalação das estações base;

14 13 d) determinar a instalação da rede em residências; e) avaliar as vantagens e limitações da instalação de uma rede WiMAX. 1.3 Metodologia A metodologia do trabalho será por meio de estudo de caso, e criação de um projeto de implementação de uma rede WiMAX para a cidade de São José dos Campos utilizando os conceitos desta tecnologia e a metodologia de Site Survey.

15 14 2 Redes de Computadores O objetivo deste capítulo é apresentar conceitos básicos de redes de computadores. Mostrar conceitos básicos de redes cabeadas, redes sem fio e seus principais padrões e tipos de transmissão. O capítulo está organizado da seguinte maneira: Na Seção 2.1 serão apresentados conceitos básicos de redes cabeadas e suas aplicações, na Seção 2.2 conceitos de redes sem fio. A Seção 2.3 apresenta as estações perdidas, na Seção 2.4 são apresentados conceitos de transmissão de Wlan e na Seção 2.5 as considerações finais. 2.1 Conceitos básicos de redes de computadores Redes de computadores são estruturas que permitem que dois ou mais computadores se comuniquem. Eles são interligados através de uma estrutura física (que são os equipamentos e o cabeamento) e uma estrutura lógica (que são os programas e os protocolos). Se os computadores não fossem ligados entre si, eles só receberiam informações através de CDs e pendrivers. Porém se o computador está ligado a uma rede, ele pode receber muito mais informações de outros computadores também ligados à mesma rede de maneira rápida e prática. Todas as redes de computadores precisam de elementos básicos para desempenhar sua função. Estes elementos que compõem uma rede são: a) hardware: Computadores, Periféricos, impressora, modem, switchs, meio físico para a transmissão dos dados (cabos); b) software: Drivers de placa de rede, Protocolos de comunicação, sistemas operacionais específicos para redes e utilitários e programas.

16 15 As redes ainda podem ser classificadas conforme sua topologia lógica e física. Topologia lógica é o conjunto de padrões de conexão para criar uma rede. Ela pode ser dividida em ponto a ponto (P2P) e Cliente/Servidor. A rede P2P é usada para redes pequenas, as máquinas são ligadas por um cabo coaxial, cabo de par trançado ou wireless. Os nós desta rede atuam como cliente e servidor ao mesmo tempo. Na topologia Cliente/Servidor um nó é designado para ser o servidor, centralizando assim os dados e os outros nós da rede são os clientes. A topologia física é a maneira como os computadores ficarão distribuídos fisicamente pela rede. Ela pode ser dividida em barramentos, estrela, anel, etc. Neste trabalho serão exemplificados os dois tipos mais comuns: barramento e estrela. Como pode ser observado na figura 2.1, na rede em barramentos todos os computadores são ligados por um único cabo. Apenas um computador por vez pode mandar informação. Todos os outros nós da rede ouvem a informação, mas apenas aquele a quem a informação foi endereçada irá copiá-lo. Figura 2.1 Modelo de Topologia em Barramento Na topologia estrela, mostrada na figura 2.2, os computadores são conectados por segmentos de cabo a um componente centralizado, chamado de concentrador. (GUERBER, 2009). As informações transmitidas são enviadas ao componente centralizador (que pode ser um hub ou switch), que repassa para os outros computadores ligados nesta rede.

17 16 Figura 2.2 Modelo de topologia Estrela Cada rede de computador possui também um tipo baseado em sua disposição geográfica, de maneira sucinta temos três tipos básicos de redes. Local area network (LAN): é uma rede para locais pequenos como prédio ou escritório como mostra a figura 2.3. Figura 2.3 Rede LAN Metropolitan Area Network (MAN): é superior a LAN, pois atinge áreas metropolitanas, como exemplificado na figura 2.4.

18 17 Figura 2.4 Rede MAN Wide Area Network (WAN): é uma rede de comunicação que está disponível em uma grande área de cobertura que pode ser vista na figura 2.5. Figura 2.5 Rede WAN Fonte - UFScar Aplicações das redes de computadores Nas aplicações comerciais, além de compartilhamento de dados, a rede de computadores também compartilha seus serviços como, por exemplo, impressora e . Se não houvesse

19 18 este compartilhamento, as empresas teriam que disponibilizar uma impressora para cada estação de trabalho, elevando os custos de implementação e manutenção de vários setores da indústria. Hoje, quase todas as empresas dependem de informações armazenadas em computadores. O uso de redes de computadores em empresas também permitiu a facilidade de comunicação entre filiais que estão a quilômetros de distância, e não apenas a comunicação, mas a troca de dados, informações sendo até possível fazer reuniões através videoconferência. Em resumo, as redes de computadores foram um marco em comunicação e redução de custos nas empresas. Sem elas, as transações comerciais levariam muito mais tempo para serem concretizadas, a coleta e armazenamento de informações teriam custos mais elevados, e os riscos de perda da informação seriam muito maiores. Nas aplicações domésticas, as redes de computadores são uma tendência. Simples usuários utilizam desta ferramenta para se comunicar, trocar informações e adquirir conhecimento. Antes as pessoas compravam computadores para jogar e usar suas ferramentas como processadores de texto. Hoje usuários comuns usam a rede para obter informação ou se divertir. Na rede eles podem encontrar muitas informações, desde receitas, até fazer a declaração do imposto de renda. Alguns dos usos mais populares da internet para usuários domésticos são: 1- Acesso a informação remota, 2- comunicação entre pessoas, 3- entretenimento interativo e 4- comércio eletrônico. (TANENBAUM, 2003, p.6). Hoje é comum o usuário doméstico ter uma pequena rede LAN em sua casa, já que é cada vez mais fácil comprar computadores e notebooks, com isso para compartilhar a internet o usuário acaba tendo que fazer uma pequena rede em casa, para que todos tenham acesso à internet. Há, ainda, um terceiro tipo de usuário das redes de computadores, o usuário móvel. Este tipo de usuário está interessado em mobilidade. Ele faz uso de notebooks e Personal Digital Assistance (PDAs: é um computador de bolso, como Palm e Palmtops) e sempre se mantém conectado, seja em casa, na empresa onde trabalha ou em trânsito. O número deste tipo de usuário vem aumentando cada dia mais, graças ao crescimento da indústria, a possibilidade de fazer negócios on-line e às redes sem fio. O uso das redes móveis não se restringe aos negócios ou as empresas. Usuários domésticos fazem cada vez mais uso deste recurso, através de celulares.

20 Redes sem fio Antes de começar a falar sobre WiMAX é necessário explicar alguns conceitos básicos de redes sem fio, para o melhor entendimento do tema. Rede sem fio é uma rede onde dois ou mais computadores se comunicam sem ligação física, ou seja, sem os cabos. A maioria das redes sem fio trabalham com o conceito de Wireless LAN (WLAN). Este conceito converte os pacotes em ondas de rádio e envia-os para outro dispositivo de rede sem fio, que fica do outro lado da rede. Este conceito foi padronizado pela IEEE como e funciona em dois modos: na presença de uma estação-base e na ausência de uma estação base (TANEMBAUM 2003 p.73). Existem três topologias de configuração de uma rede sem fio: a) ponto-a-ponto: Um computador se conecta a outro computador como exemplificado na figura 2.6; Figura 2.6 Modelo de rede Ponto-a-Ponto b) ponto-multiponto: também chamada de topologia estrela. Um nó central distribui a rede para os demais nós, como mostra a figura 2.7;

21 20 Figura 2.7 Modelo de rede Ponto-Multiponto c) rede em malha ou Ad-Hoc: Um nó se conecta com outro, sem necessidade de um meio que distribua a rede, como mostra a figura 2.8. (FARIAS, 2006). Figura 2.8 Modelo de rede Ad-Hoc Fonte: (FARIAS, 2006) Quando se tem a presença de uma estação base, os dados devem passar por um Access Point (ponto de acesso, em português). O Access Point desempenha a função de um switch, ele é um

22 21 equipamento central. Todos os pacotes de dados devem passar por ele, e serão retransmitidos para os outros computadores ligados na rede. (MORIMOTO, 2008). Na ausência de uma estação-base os computadores simplesmente transmitem informação de um para o outro. Este tipo de interligação é chamada de redes Ad-hoc. As redes sem fio podem ser classificadas de três maneiras: Interconexão de sistemas, LANS sem fio e WANS sem fio. A interconexão de sistema nada mais é do que conectar componentes de um computador usando um rádio de curto alcance, esse componente pode ser um teclado ou mouse. Outro exemplo de interconexão de sistema é o Bluetooth. Nas LANS sem fio, o computador tem um modem de rádio e uma antena para que possam se comunicar. E a Wireless Wan (WWAN) que é um sistema geograficamente distribuído. Um exemplo deste tipo de sistema é a telefonia celular. Este sistema é parecido com a Lan, porém a WWAN trabalha com distâncias maiores. (TANENBAUM, 2003). A WWAN é a categoria aplicada ao WiMAX. Todo tipo de transmissão, seja por cabo ou pelo ar, tem seus pontos fracos. Serão listados a seguir dois dos principais problemas (e maior motivo de queixa de seus usuários) que as redes sem fio enfrentam. O primeiro problema é a qualidade de serviço (QoS), que é um requisito da aplicação para a qual exige-se que determinados parâmetros (atraso, vazão, perdas, etc) estejam dentro de limites bem definidos (valores mínimos e valores máximo). (SANTANA P.6). A qualidade de serviço de redes sem fio é prejudicada por pacotes perdidos e interferência atmosférica, e estes são problemas recorrentes em protocolos sem fio. O segundo problema de uma rede sem fio é seu alcance. Maior motivo de queixa para os usuários. O alcance deste tipo de rede é pequeno, dando mobilidade restrita a alguns metros. Este valor é medido de acordo com a antena e os equipamentos usados na rede, por isso não existe um valor fixo quanto ao seu alcance, mas alguns especialistas alegam que redes sem fio têm alcance máximo de 100 metros. Porém ela nunca permite que você acesse a internet em trânsito restringindo seu uso em apenas um local.

23 Redes sem fio As redes sem fio são compostas por um conjunto de padrões criados pelo IEEE para uso em redes wireless. O padrão original, hoje chamado de ou legacy foi publicado em 1997 e previa taxas de transmissão de 1 a 2 Mbps (MORIMOTO, 2008). Este padrão nasceu em 1990, mas ficou parado por aproximadamente sete anos devido a fatores que não permitiam que a tecnologia sem fio saísse do papel, um destes fatores era a baixa taxa de transferência de dados (ARAUJO, 2008). Quando foi lançado em 1997, o padrão IEEE especificava as definições de uso e protocolos que seriam usados por esta tecnologia. Algumas das definições estabelecidas foram: os protocolos de controle de acesso ao meio Carrier Sense Multiple Access/Colision Avoidance (CSMA/CA), a criptografia Wired-Equivalent Privacy (WEP) e os principais componentes: placa de rede e ponto de acesso (ARAUJO, 2005). Em 1999 surgiu uma nova especificação deste padrão: o b, que permitiria uma maior velocidade na transmissão dos dados. As mudanças ficaram apenas na camada física, permitindo que a velocidade chegasse até 11 Mbps. 2.4 Arquitetura de Rede sem fio Este tópico é baseado no padrão , porém será explicado porque seu entendimento é essencial para a implementação e resolução de problemas em uma WLAN. As redes sem fio baseiam-se na divisão da área coberta, onde será oferecido o serviço. Esta área é dividida em células que são chamadas de Basic Service Area (BSA), que são um conjunto de estações que se comunicam por radiodifusão ou infravermelho. O tamanho da

24 23 célula de BSA depende das características do ambiente e da potência dos transmissores e receptores usados nas estações. (FARIAS, 2006). Alguns elementos que também fazem parte da arquitetura de rede sem fio são: a) basic service set (BBS): é um grupo de estações que se comunicam dentro de uma célula (BSA) usando meio sem fio; b) access Point (AP): são responsáveis por capturar o sinal transmitido pela estação BSA e retransmite-o usando o sistema de distribuição. Para permitir a construção de uma grande rede, que consiga cobrir uma área maior do que apenas uma célula, várias BSAs são interligadas através de um sistema de distribuição, neste caso via um AP; c) sistema de distribuição (DS): é um componente lógico usado para encaminhar quadros (frames) para o seu destino. Esta infra-estrutura permite que se construa uma rede maior que o tamanho de uma célula, para poder compor uma grande rede; d) extend service area (ESA): é a interligação de várias BSAs pelo sistema de distribuição através dos APs; e) extend service set (ESS): representa um conjunto de estações formados pela união de várias BSSs conectados por um sistema de distribuição. (DELICATO). Na figura 9, um exemplo de como acontece a comunicação dentro das células e entre as células.

25 24 Figura União de duas BSS formando uma ESS Fonte Wirelles Brasil A identificação da rede acontece da seguinte maneira: Cada ESS recebe uma identificação que se chama ESS-ID, cada BSS recebe uma identificação chamada BSS-ID, e o conjunto destas duas identificações formam um Network- ID de uma rede padrão (SOARES, 95). Apesar dos elementos da arquitetura da rede permitir a construção de uma rede de grande abrangência, o projeto do IEEE limita seu uso a redes locais, com ou sem infraestrutura. Em uma rede WLAN sem infra-estrutura ( redes Ad-Hoc ) a comunicação se restringe apenas dentro da célula, por isso não tem necessidade do uso de um AP. Em uma rede local com infra-estrutura, vários BSSs são ligados formando um ESS e neste caso a infra-estrutura é representada pelos APs e pelo sistema de distribuição que liga os APs. Este sistema de distribuição pode fornecer recursos para ligar a rede sem fio a outras redes, e o sistema de distribuição geralmente é representado por um sistema de comunicação com fio. (IEEE a).

26 Roaming Roaming é a capacidade de um cliente se mover de uma célula para outra sem perder a conectividade com a rede (FARIAS, 2006). Os responsáveis por este serviço são os APs que ficam nos BSSs, vale ressaltar que esta movimentação (Handoff- Processo de transição de uma unidade móvel (UM) de uma célula para outra de forma transparente ao usuário. Transferência de uma estação móvel (MS) de uma estação rádio-base (ERB) para outra ou de um canal para outro) entre as células é transparente para o cliente. Na figura 2.10, pode-se observar as áreas de cobertura das antenas. Figura 2.10 Exemplo de Roaming O roaming funciona da seguinte maneira: Quando a conexão fica muito ruim, a estação começa a buscar outro ponto de acesso. A escolha é feita baseada na potencia do sinal, e envia um pedido de adesão a célula deste novo ponto de acesso. O AP desta célula verifica se a estação visitante não havia se registrado antes, em caso negativo o AP referido irá informar para o AP da célula origem sobre a nova posição. O novo AP envia uma resposta de adesão e a estação passa a fazer parte da nova BSS.

27 Transmissão via WLAN Em redes sem fio, a transmissão dos pacotes é feita pelo ar. Este tipo de rede usa, basicamente, duas técnicas para fazer esta transmissão, que são: Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) e Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), elas codificam e modulam o sinal de modos diferentes equilibrando a velocidade, distancia e capacidade de transmissão. O Spread Spectrum (SS) das duas técnicas quer dizer Espalhamento Espectral, e é uma forma de transmissão que tenta fornecer uma comunicação segura em ambientes hostis. Ele faz com que o sinal ocupe toda a faixa de transmissão, fazendo-a parecer que é um ruído, o que dificulta a sua detecção. Estas duas técnicas transmitem os quadros e envia-os por vários canais dentro de uma freqüência, ao invés de usar apenas um canal, o que possibilita a transmissão simultânea de vários quadros. Na transmissão DSSS a banda de 2.4GHz é dividida em 14 canais de 22MHz. Ela distribui o sinal em cima de várias faixas de freqüências e reorganiza os pacotes quando eles chegam ao receptor. Na técnica FHSS a estação transmissora e a receptora são preparadas para saltar de um canal a outro em uma seqüência pré-determinada que só elas sabem. As WLANS baseadas em radiofreqüência usam as faixas de freqüência Industrual Scientific - Medical (ISM), que assumem a freqüência de 900MHZ, 2.4GHz e 5GHz, quanto maior a freqüência, maior é a quantidade de informação que um dispositivo pode enviar em um canal. O padrão IEEE aumentou a taxa de transmissão para 1Mbps, usando a técnica FHSS e posteriormente para 2Mbps, usando a técnica DSSS, trabalhando na freqüência 2.4GHz (ARAUJO, 2008).

28 Considerações finais Este capítulo apresentou conceitos básicos de redes de computadores, redes sem fio e suas técnicas de transmissão. O próximo capítulo vai apresentar conceitos da rede WiMAX.

29 28 3 Padrão O objetivo deste capítulo é mostrar conceitos básicos do padrão WiMAX. O capítulo está organizado da seguinte maneira: Na Seção 3.1 será apresentada a tecnologia WiMAX, a Seção 3.2 apresentará o WiMAX Forum, a Seção 3.3 mostrará os tipos de serviço WiMAX e os padrões IEEE, a Seção 3.4 o funcionamento do WiMAX, a Seção 3.5 apresentará os padrões WiMAX, a Seção 3.6 apresentará as arquiteturas de rede WiMAX, a Seção 3.7 Mostrará suas vantagens e desvantagens e a Seção 3.8, as considerações finais. 3.1 WiMAX WiMAX é a sigla para Worldwide Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidade Mundial para Acesso de Micro-ondas). Este novo padrão foi concluído em outubro de 2001 e publicado em abril de Esta tecnologia é baseada na WWAN, e permite que usuários residentes em locais de difícil acesso, tenham acesso a internet de banda larga por um baixo custo. Esta tecnologia é padronizada pela IEEE (ARAUJO, 2008). As redes WiMAX oferecem uma cobertura maior do que as redes g atuais, utilizando uma quantidade menor de pontos de acesso (MORIMOTO 2008 p. 130). Seus transmissores operam em diversas faixas de freqüência, entre elas a faixa 2.5 GHz, 3.5 GHz e a 5.8 GHz com alcance de até 40 km de cobertura em campo aberto ou 12 km quando houver obstáculos. Sua velocidade de transmissão é de até 70 Mbps, que são atingidos apenas a curtas distâncias, nas áreas mais distantes da antena a velocidade vai decaindo, mas em geral o valor real de transmissão é de 10 Mbps. MORIMOTO (2008) Existem dois tipos de padrões para redes WiMAX, um é para rede de acesso fixo ( ou d) e um de acesso móvel (802.16e). No acesso fixo, a conexão cai quando o usuário se afasta dele, e no acesso móvel pode-se se deslocar livremente, porque o chaveamento entre os diferentes transmissores é automático como nos celulares, e isto é o maior diferencial do WiMAX, a possibilidade de conexão em trânsito.

30 O WiMAX fórum O WiMAX fórum é uma organização sem fins lucrativos, formada por várias empresas de tecnologia. Estas empresas se uniram para corrigir problemas de compatibilidade e interoperabilidade que foram encontrados no padrão IEEE , para que eles não aconteçam no IEEE , ele também é responsável pelas diretrizes e discussões deste novo padrão. Esta padronização aumenta a produção e diminui os custos dos equipamentos de banda larga, tornando-os mais velozes e baratos para os usuários. O fórum conta com cerca de 220 empresas, entre elas a Intel, Ericsson, Motorola, Nokia, Samsung, British Telecom e Microsoft. O WiMAX fórum tem um site onde publica notícias sobre o tema, cujo endereço é o 3.3 Padrão IEEE O padrão IEEE foi finalizado em 2001 e publicado em Ele é um padrão para redes sem fio de banda larga (BWA Broadband Wireless Access), e fornece especificações para interface aérea, camada física (PHY) e camada de enlace (MAC). Existe também definição de padrões para redes fixas e móveis. A seguir a apresentação dos padrões para redes WiMAX: a) : este é o padrão inicial do WiMAX. Tem banda de freqüência de 10 a 66 GHz; b) a: feito para atender freqüências mais baixas de 2 a 11 GHz. Projetado para competir com tecnologias que fornecem acesso a última milha

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