Terminal Ad Hoc para viabilizar a comunicação das aplicações de automação das Utilities

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1 Terminal Ad Hoc para viabilizar a comunicação das aplicações de automação das Utilities Iran Lima Gonçalves (*) Fabrício Lira Figueiredo Álvaro Augusto Machado de Medeiros Fundação CPqD Brasil RESUMO Neste artigo, é apresentado um rádio desenvolvido pelo CPqD, Terminal Ad Hoc sem fio, para viabilizar o tráfego de dados, voz e imagem via comunicação peer-to-peer de dispositivos relacionados à aplicações de telemedição, telecontrole e despacho das Utilities. A metodologia de planejamento e dimensionamento de redes Ad Hoc também é apresentada, o que garante o desempenho adequado de operação da rede e a qualidade dos serviços a serem trafegados na mesma. Ao final, é mostrado um exemplo de aplicação de redes Ad Hoc às necessidades de comunicação das Utilities. Com estes terminais Ad Hoc sem fio é possível implementar uma rede de comunicação de dados (IP) de longo alcance, em função de sua baixa faixa de freqüência de operação (250 MHz) e da característica de cada terminal atuar como um repetidor dos dados que trafegam pela rede, permitindo uma ampla cobertura em uma determinada região ou ao longo de linhas de transmissão. PALAVRAS CHAVE Comunicação sem fio, Rede de Dados, Automação, Monitoração, Telemedição, Telecontrole, Despacho (*) Rod. Campinas - Mogi-Mirim, km 118,5 CEP Campinas, SP Brasil Tel: (+55 19) Fax: (+55 19) iran@cpqd.com.br

2 1. Introdução O CPqD desenvolveu recentemente o Sistema Ad Hoc, concebido para prover serviços de dados, voz e imagem com base em arquitetura de redes Ad Hoc sem fio, utilizando o padrão IEEE b/g [1] e operando em faixas de freqüência específicas para o setor de Utilities. As redes Ad Hoc sem fio são redes cujos nós funcionam não só como fonte ou destino de pacotes, mas também como roteadores. Assim, caso não seja possível um nó se comunicar diretamente com outro nó da rede, a comunicação pode ser feita através de nós intermediários, isto é, fazendo uso de múltiplos saltos (multihop). A rede tem como principal vantagem a fácil implantação, visto que a rede é adaptável e auto-organizável, isto é, os nós configuram automaticamente as rotas de comunicação entre eles, independente de qualquer controle centralizado. A rede Ad Hoc se auto-organiza e se adapta em função das condições de propagação do meio rádio, da ativação e desativação de terminais, das alterações no perfil de tráfego, do balanceamento de serviços, dentre outros motivos. Deste modo, ao contrário de soluções de redes sem fio ponto-multiponto, não existe necessidade de um elemento central de coordenação e controle de acesso. Um tipo de rede Ad Hoc comumente implantada é a rede mesh sem fio, na qual todo o tráfego é originado ou destinado a um nó específico, chamado de gateway, que tem ligação à redes externas como a Internet, por exemplo. Desde que uma rede Ad Hoc sem fio não necessita de qualquer entidade de rede fixa, a rede é essencialmente sem infra-estrutura, portanto, de baixo custo. As redes Ad Hoc permitem que os próprios terminais de usuário atuem como infra-estrutura de comunicação para outros usuários, minimizando significativamente a necessidade de investimentos com estações transmissoras, torres e antenas (CAPEX). 2. O Terminal Ad Hoc sem fio A arquitetura do Sistema Ad Hoc é composta de terminais de comunicação bastante flexíveis, desenvolvidos em plataforma de hardware de baixo custo com Linux embarcado. Estes equipamentos realizam comunicação em múltiplos saltos (multihop ou multi-saltos) através de interfaces Wi-Fi, possuindo ainda interface local Ethernet 10/100 Mbit/s e interface opcional para telefone analógico convencional nas versões indoor. Estes terminais implementam as funcionalidades de controle de acesso e roteamento necessárias para os estabelecimentos das conexões, podendo operar como terminal de acesso residencial, repetidor ou gateway para redes externas. A Figura 1 mostra um exemplo de aplicação do terminal Ad Hoc. O terminal Ad Hoc suporta transmissão nas faixas de freqüência de 200 MHz a 300 MHz, conferindo grande flexibilidade de operação ao sistema. Trata-se de uma faixa particularmente interessante por permitir raio de cobertura bastante superior ao obtido em 2,4 GHz, reduzindo a densidade de terminais necessários para garantir a cobertura de uma determinada área ou localidade. 2

3 A Assinante A quer se comunicar com o assinante B Área urbana atendida pela operadora fixa O sinal do assinante A é automaticamente encaminhado para o assinante B através de terminais telefônicos ad hoc disponíveis para a transmissão ou através de repetidores em postes de energia elétrica. Central telefônica da operadora fixa faz as ligações com os moradores da área urbana através de cabos e com os usuários da rede ad hoc Figura 1 Assinantes com terminais telefônicos ad hoc que podem atuar como repetidores para o assinante distante Nesta figura o assinante A está na área urbana da operadora de rede fixa B Assinante B distante usando o terminal telefônico da rede ad hoc se comunica com o assinante A FIGURA 1 - Sistema Ad Hoc realizando a comunicação entre usuário em área rural ou suburbana (B) e um usuário em centro urbano (A) Especificações Técnicas A Figura 2 mostra o diagrama em blocos do Terminal Ad Hoc. Ele apresenta as seguintes especificações técnicas: Alcance estimado:< 6 km em MHz Taxa de transmissão (PHY): < 11 Mbit/s Protocolos de roteamento: OLSR e AODV Segurança: Conforme padrão IEEE i Qualidade de Serviço: Conforme padrão IEEE e Gerência da Rede: Protocolo SNMP / MIB II Transmissão de voz utilizando Voz sobre IP (VoIP) Utilização dos codificadores de voz G.711- Lei A, G.726 e G.729 (opcional) Detecção de atividade de voz Utilização de buffer de jitter Utilização de mecanismos para minimizar perdas de pacotes (Packet Loss Concealment) Utilização de protocolo de sinalização SIP para estabelecimento de chamadas Protocolos RTP, UDP e IPv4 Utilização do padrão IEEE b/g Faixas de freqüência: MHz Potência de transmissão: 500 mw Sensibilidade do receptor: -83 dbm (11 Mbit/s com FER < 8%) Conector RJ-45 para comunicação com computadores Conector RJ11 para conexão de aparelho telefônico 3

4 Conector DB9 para comunicação serial (RS-232) Alimentação: 127/220 V 400 MHz/2,4 GHz (p/ antena) Conversor Alimentação 110/220V +12 V +12 V +5 V ConvRF Placa Fonte +60 V +24V RJ-11 P/ tel Tx/Rx 2,4 GHz pgm RJ-45 Placa Interface de dados Bateria +12 V Placa b USB Processadora DB-9 Serial FIGURA 2 - Diagrama em blocos do Terminal Ad Hoc 2.2. Benefícios Uma das vantagens apresentadas pela invenção é a de utilizar uma faixa de freqüência licenciada e proprietária da empresa fornecedora do serviço. Como os terminais não operam em faixas de freqüência abertas, há uma garantia de que o canal de comunicação não esteja sendo utilizado por outros dispositivos (tais como telefones sem fio, roteadores wi-fi, etc) no momento em que a informação foi enviada. Aplicações neste setor, como telecomando e telemedição, exigem uma alta confiabilidade e rápida resposta, o que é mais difícil de ser garantido com sistemas operando em freqüências públicas. A operação em faixa de freqüência licenciada é apropriada para o setor de Utilities, possibilitando uma comunicação com menor interferência externa e maior qualidade de serviço. Como as freqüências de operação são mais baixas, os terminais possuem um maior alcance de transmissão, necessitando de menos terminais para cobrir uma determinada área. Tal vantagem é de grande importância para regiões menos povoadas como áreas rurais, onde os custos de implantação podem ser proibitivos. Por operar em modo Ad Hoc, a rede é de fácil instalação, visto que ela é auto-configurável. A rede pode crescer sob demanda, na medida em que novos terminais ingressam no sistema, reduzindo os investimentos para implantação. A invenção implementa dois protocolos de roteamento sobre o padrão IEEE b/g, o que torna o terminal versátil e robusto a mudanças na topologia da rede. As rotas podem ser atualizadas periodicamente ou sob demanda, dependendo da aplicação necessária e das características da rede implementada. Assim, os dados são transmitidos entre os terminais até um terminal de concentração (gateway), que se comunica com a rede fixa da empresa. Outra vantagem é a fácil integração com outras tecnologias de redes banda larga, inclusive WiMAX, Wi-Fi e Ethernet, gerando soluções de maior relação custo-benefício. A invenção é baseada em tecnologia IEEE b/g que é padronizada e aberta, com foco em interoperabilidade e roadmap de evolução bem definido. A possibilidade de priorização de tráfego de um determinado serviço com relação a outros, 4

5 como por exemplo, abrir e fechar uma chave seccionadora, é possível devido ao terminal Ad Hoc atender ao padrão IEEE e. Do ponto de vista de segurança, item que tem sido uma preocupação por parte dos usuários de rede sem fio, a robustez é garantida pelo atendimento ao padrão IEEE i. O gerenciamento desta rede Ad Hoc, item essencial para garantir a sua continuidade de funcionamento e seu acompanhamento de desempenho, é possível através do uso de protocolo SNMP e MIB II, ambos padronizados. 3. Metodologia de dimensionamento Se por um lado as redes Ad Hoc sem fio apresentam vantagens tais como flexibilidade e adaptabilidade, por outro tem-se uma maior complexidade no seu dimensionamento. Estimar quantos nós a rede suporta, garantindo taxas mínimas e requisitos de qualidade de serviço, não é uma tarefa simples. Isso ocorre porque o método de acesso ao meio é o da contenção, isto é, os nós dentro do alcance do nó transmissor não transmitem enquanto este o estiver. Portanto, há uma disputa pelo canal de transmissão entre os nós, o que é agravado com a transmissão em múltiplos saltos, isto é, os nós têm que transmitir não só o seu tráfego, mas o daqueles que ele deve repassar. Para o caso da rede mesh, a tarefa pode ser mais complexa, visto que todo o tráfego converge ou parte do gateway. Portanto, o posicionamento e a quantidade de gateway são fatores determinantes para a análise da capacidade destas redes. As redes Ad Hoc sem fio apresentam diversos obstáculos para o dimensionamento de capacidade. Além de toda a complexidade intrínseca para modelar capacidade em redes sem fio, torna-se necessário tratar sistemas distribuídos nos quais inexistem elementos responsáveis pela coordenação do acesso dos nós. Ou seja, as tradicionais metodologias de dimensionamento baseadas em topologia ponto-multiponto não são aplicáveis na maioria dos cenários. Em [2], é proposta uma metodologia para o dimensionamento de redes Ad Hoc mesh sem fio, focada em maximizar a capacidade disponível aos usuários finais. A metodologia é semianalítica, isto é, baseada conjuntamente em simulação e cálculos matemáticos. Esta metodologia de planejamento visa determinar a variação da capacidade da rede (vazão) com relação ao número de nós e de gateways, dimensionando também a quantidade e a capacidade dos gateways, bem como o posicionamento destes que maximiza a banda disponível para cada nó. Para tanto, a metodologia deve identificar os nós sobrecarregados (gargalos), e conseqüentemente a máxima banda disponível por nó. Com relação ao roteamento, a metodologia também objetiva calcular o comprimento médio das rotas estabelecidas e quantificar aos impactos do protocolo de roteamento na capacidade da rede. Esta metodologia se restringe inicialmente a redes fixas sem fio com suporte a esquema de acesso CSMA/CA (por exemplo, o padrão IEEE g) e a protocolos de roteamento baseados no critério de atraso mínimo. A mobilidade pode, no entanto, ser modelada através da caracterização do desempenho de protocolos de roteamento em cenários de mobilidade Descrição da Metodologia A metodologia visa a sua aplicação no planejamento de redes Ad Hoc sem fio. Para atingir estes objetivos, define-se uma estrutura de múltiplas camadas para permitir o modelamento mais aprimorado de cada um dos níveis que compõem a rede, incluindo camadas física, de enlace de dados, de roteamento e de tráfego. 5

6 No nível físico, são tratados aspectos de transmissão de dados através do canal de rádio, considerando modelos de propagação apropriados, faixas de freqüência de operação, potências de transmissão, ganhos de antena, sensibilidade de recepção, dentre outros. A camada de enlace de dados (MAC) é modelada apropriadamente, com base nas especificações do padrão IEEE São considerados os efeitos de nó escondido, bem como os mecanismos de handshaking que consomem parte da banda disponível. Este modelamento permite o cálculo da vazão estimada por nó, bem como a identificação de domínios de colisão que representem gargalos para o escoamento do tráfego de dados da rede. A partir das informações sobre pares de nós origem e destino e da disponibilidade de banda na camada MAC, é possível determinar rotas de acordo com as políticas adotadas por um protocolo de roteamento Ad Hoc. Como exemplo, alguns protocolos reativos clássicos (ex., AODV, DSR) encontram as rotas de menor atraso fim-a-fim entre os nós origem e destino. Deste modo, é possível estabelecer as bases para uma análise de distribuição de tráfego na rede, resultando em uma estimativa dos limites de capacidade nos cenários de interesse. Na camada de tráfego são tratados os diferentes tipos de modelo de tráfego (ex., CBR, Markov), bem como sua distribuição ao longo da rede. Deste modo, conjuntamente com as informações das camadas de roteamento e da camada MAC, torna-se possível determinar pontos de gargalo na rede e estabelecer uma metodologia para dimensionar e posicionar gateways e repetidores para garantir níveis mínimos de qualidade de serviço para os usuários. Um aspecto relevante da estrutura proposta é a possibilidade de modelamento de dinâmicas do sistema, tais como alterações de topologia e distribuições aleatórias de estabelecimento e liberação de sessões de tráfego. Para tanto, deve ser adotada uma abordagem baseada na caracterização do desempenho de protocolos de roteamento Ad Hoc em cenários de mobilidade. Desta forma, o método de dimensionamento necessita das seguintes entradas: Número e localização de nós e gateways; Parâmetros da interface de rádio, em conformidade com o padrão IEEE ; Comprimento dos pacotes de dados e de sinalização; Caracterização de protocolos de roteamento Ad Hoc (opcional). As seguintes saídas são fornecidas pelo método: Identificação de nós ou enlaces sobrecarregados (gargalos); A máxima banda disponível por usuário para garantir disponibilidade do serviço, considerando cenários de pior caso; Variação da capacidade com o número de nós e o número de gateways; Posicionamento dos gateways que maximiza a banda disponível por usuário; Dimensionamento de quantidade e capacidade dos gateways; Comprimento médio das rotas estabelecidas; Quantificação dos impactos dos protocolos de roteamento Ad Hoc na capacidade da rede. 4. Exemplo de Aplicação Com o objetivo de mostrar a aplicação da metodologia, o seguinte exemplo foi utilizado. Considere uma região metropolitana composta de 3 regiões hipotéticas, sendo: Urbana com uma área de 1500 km 2 e transformadores; Suburbana com uma área de 2500 km 2 e transformadores; Rural com uma área de 1000 km 2 e transformadores; 6

7 Considere que o serviço de telemedição nesta região necessita da transferência de um arquivo de 1 Mbyte por dia a partir dos pontos de medição localizados nos transformadores. Este volume de dados está relacionado com as informações de medição e controle proveniente das residências atendidas por estes transformadores. A equipe de manutenção também utiliza estes pontos para transmissão de voz gerando um máximo de 50, 20 e 5 conexões simultâneas para as regiões urbana, suburbana e rural, respectivamente. O canal de transmissão utiliza uma banda de 5 MHz Cálculo da densidade de tráfego Partindo deste padrão de tráfego, deve-se encontrar o tráfego gerado por cada nó da rede a ser colocado em cada transformador. O tráfego de voz por conexão é de 30 kbit/s, e considerando 50 chamadas simultâneas para os todos os nós de cada tipo de área, tem-se que o tráfego de voz por nó é de aproximadamente 0,02 kbit/s para as áreas urbana e suburbana e 0,01 kbit/s para área rural. Para fins de entendimento, será considerado o tráfego de 0,02 kbit/s por nó para todas as regiões. Já o tráfego de medição não necessita de alta taxa e pode ser agendado para que todas as transmissões não ocorram ao mesmo tempo, congestionando a rede. Neste exemplo, considere um agendamento de transmissão de modo que apenas 1/3 dos nós transmitam ao mesmo tempo. Considere também que o pacote de transmissão necessite de um tempo de transmissão de meia hora. Desta forma, o tráfego de medição por nó será de 1000*8/(3600*0,5)=4,45 kbit/s por nó. Assim, o tráfego total para cada nó é dado pela soma dos dois tipos de tráfego, resultando em 4,47 kbit/s. É importante observar que o cenário aqui descrito pode ainda mais ser relaxado à medida que o agendamento das transmissões podem ser feitos de modo que grupos menores de nós transmitam ao mesmo tempo. Além disso, o pacote pode ser transmitido em um tempo ainda maior, de acordo com as necessidades de leitura das medições. Assim, a taxa necessária para cada nó pode ser ainda menor Dimensionamento do enlace Devido a comunicação ser realizada em baixas freqüências (em torno de 250 MHz) e dos transmissores e receptores estarem na mesma altura de 10 m, modelos de propagação comumente utilizados para dimensionamento de enlaces não podem ser aplicados diretamente. Utilizou-se então um modelo de propagação de Okumura-Hata modificado, definido em [3], cuja faixa de valores para os parâmetros de entrada é bem maior que o modelo original. A tecnologia IEEE define diferentes esquemas de modulação e codificação [1], no qual o receptor muda adaptativamente de esquema, de acordo com o sinal recebido, isto é, com as condições de propagação. A Tabela I apresenta os valores de taxa e sensibilidade de recepção para cada esquema de modulação e codificação para uma banda de transmissão de 5 MHz. A taxa apresentada é a taxa bruta da camada física (PHY). Para fins de dimensionamento, o overhead imposto pelas camadas de acesso ao meio (MAC) e física (PHY) devem ser considerados, reduzindo este valor pela metade. Cada esquema possui sensibilidade de recepção diferente, o que implica em diferentes alcances de transmissão. Deste modo, para um esquema mais robusto, como BPSK-1/2 por exemplo, tem-se um alcance maior, mas uma menor taxa de transmissão, enquanto um esquema de maior taxa apresenta um alcance menor. A Tabela I também mostra o alcance 7

8 para os diferentes ambiente de propagação, considerando uma potência de transmissão de 27 dbm e uma margem de ruído de 5 db. Ao calcular a média das taxas dentro das áreas Urbana, Suburbana e Rural tem-se uma taxa líquida média de 3,23 Mbit/s por nó. Esta será a taxa nominal que será utilizada para o cálculo da taxa por nó. Modulaçãocodificação Taxa bruta (Mbit/s) Sensibilidade (dbm) Alcance Área Urbana (km) Alcance Área Suburbana (km) Alcance Área Rural (km) BPSK - 1/2 1,5-88 1,39 2,23 6,88 BPSK - 3/4 2, ,30 2,08 6,44 QPSK - 1/ ,14 1,83 5,65 QPSK - 3/4 4,5-83 1,00 1,60 4,96 16QAM - 1/ ,82 1,32 4,08 16QAM - 3/ ,63 1,02 3,14 64QAM - 2/ ,49 0,78 2,42 64QAM - 3/4 13,5-71 0,46 0,73 2,26 TABELA I - Valores de taxa, sensibilidade e alcance para diferentes esquemas de modulação-codificação do padrão IEEE Cálculo da taxa por nó Como a tecnologia IEEE baseia-se no acesso ao meio por contenção (CSMA/CA), os nós disputam entre si a banda de transmissão, tendo cada um uma oportunidade de transmitir. Na rede Ad Hoc a disputa torna-se ainda maior, visto que cada nó não só envia o tráfego que ele gera, mas também o tráfego que ele repassa de outros nós em direção ao gateway. Dimensionar a rede de forma a garantir que todos os nós enviem suas informações com atraso tolerável não é uma tarefa simples. Com base nos dados obtidos até então, procura-se encontrar que configuração de rede é possível obter a taxa por nó necessária para atender os serviços. O objetivo é encontrar a densidade de gateways necessária para atender a vazão de todos os nós. Cada gateway é encarregado de levar o tráfego de informações à rede da concessionária, necessitando para isso um acesso a uma rede de maior taxa de transmissão (backhaul), que pode ser fixa (xdsl, por exemplo) ou sem fio (WiMAX, por exemplo). Assim, os gateways apresentam um custo mais alto por ter múltiplas interfaces para pelo menos duas tecnologias. Desta forma, a quantidade de gateways deve ser suficientemente pequena para não encarecer a rede, porém grande o bastante para que a informação não tenha que percorrer muitos saltos até o gateway, o que aumenta o atraso e deteriora a qualidade de serviço. É utilizado então o método de Monte Carlo, no qual várias simulações com diferentes configurações de redes são realizadas de forma a obter curvas padrões para o auxílio do dimensionamento. Para cada densidade de nós e de gateways, obtém-se a taxa de transmissão por nó. Ao analisar estas curvas padrões observa-se que, a partir de um determinado valor de densidade de gateways, o aumento da taxa e a diminuição do comprimento médio das rotas se estabilizam, indicando que há uma quantidade máxima de gateways a partir da qual inserção de novos gateways não é justificável. 8

9 Com base nestas curvas padrões deve-se escolher a quantidade de gateways que provê a taxa de dados mais próxima do necessário (4,45 kbit/s). Para cada tipo de área, tem-se uma densidade de nós diferente, indicando diferentes quantidades de gateways. A Tabela II mostra os resultados obtidos para os três tipos de áreas, para cada gráfico e a taxa final de cada nó. Observa-se que as taxas líquidas para cada nó atendem o requisito necessário para atender aos serviços de medição e voz. Tipo de Área Nós/km² Gateways/km² Taxa por nó (kbit/s) Quantidade de saltos Taxa líquida por nó (kbit/s) Urbana Suburbana 15 1, ,6 Rural ,6 TABELA II - Valores de taxa, sensibilidade e alcance para diferentes esquemas de modulação-codificação do padrão IEEE Impacto na variação dos parâmetros O exemplo descrito mostra um cenário de ambiente urbano com elevada densidade de nós por área. As aplicações do Sistema Ad Hoc não se restringem apenas ao cenário urbano, podendo ser aplicados também em ambientes rurais, onde a distância entre os terminais é bem maior. Isso ocorre principalmente devido ao fato do terminal transmitir em freqüências mais baixas. Por exemplo, considerando um ambiente rural no qual os terminais estariam em torres de linhas de transmissão, a uma altura de 20 m, tem-se que o alcance variando entre 5 e 15 km, dependendo do esquema de modulação e codificação. Neste cenário, o tráfego de medição é o mesmo (4,44 kbit/s), porém o tráfego de voz é de uma chamada de voz para cada nó com um fator de overbooking de 4, isto é, tem-se um tráfego de voz de 30 kbit/s * 1 chamada / 4 = 7,5 kbit/s. Deste modo, tem-se que o tráfego total é de 11,94 kbit/s. Este tipo de cenário no qual os nós estão mais espaçados, a rede não apresenta muitas rotas alternativas até o gateway, tornando limitante o enlace entre o gateway e o nó mais próximo a ele, visto que ele deve repassar todo o tráfego da rede ao gateway. Desta forma, é preciso considerar que o nó mais próximo do gateway não deve suportar apenas o tráfego requerido por nó (11,94 kbit/s), mas também o tráfego de todos os nós que estão conectados ao gateway através dele. Aplicando o mesmo método semi-analítico, tem-se para atender aos requisitos de tráfego, é possível transmitir com até 8 saltos para o gateway, caso os nós estejam distantes de 15 km entre si. Já para o caso em que os nós distam de 5 km entre si, é possível transmitir em rotas de até 24 nós, visto que, para uma menor distância entre nós, é possível transmitir a uma taxa ainda mais elevada. Estes exemplos mostram a versatilidade e a flexibilidade de aplicação do Sistema Ad Hoc no setor de Utilities. Seja em regiões urbanas, com os terminais fixados na altura de postes ou em ambientes rurais, no qual os terminais estejam nas torres de linhas de transmissão, o Sistema Ad Hoc atende aos requisitos de tráfego e de cobertura, podendo ser instalado de forma rápida e adaptável a diversas situações. 9

10 5. Conclusões Resultados de laboratório Foram realizados testes de laboratório do terminal Ad Hoc com o intuito de analisar a taxa de transmissão. Para o teste de RF confinado, com as saídas das antenas conectadas através de cabos, mediu-se a taxa de transmissão para diferentes níveis de potência de recepção. Utilizou-se a ferramenta router test como gerador de tráfego. A Tabela III apresenta os valores medidos de taxa de transmissão em função do nível de potência de recepção. Os valores estão abaixo daqueles mostrados na Tabela I. Isto ocorre em virtude dos valores apresentados na Tabela I serem de taxa bruta, ou seja, taxa da camada física. Já a Tabela III apresenta valores de taxa líquida, isto é, de camada 3 (IP). Nível de recepção (dbm) Taxa de transmissão (Mbit/s) -40 6, , , , , , , , ,29 TABELA III - Resultados dos testes de laboratório para taxa de transmissão para diferentes níveis de recepção O próximo passo para será a realização dos testes de campo para validar esta metodologia de dimensionamento de cobertura de RF e tráfego de dados em situação real, utilizando-se inclusive aplicações mencionadas neste trabalho. Acredita-se que tais resultados práticos serão apresentados no evento SIMPASE 2009, mas não farão parte deste artigo. 6. Conclusões O terminal Ad Hoc sem fio tem a função de viabilizar o tráfego de dados, de voz e de imagem via comunicação peer-to-peer de dispositivos relacionados à aplicações de telemedição, telecontrole e despacho das Utilities. Este artigo apresentou as principais características e funcionalidades deste terminal, bem como as características do Sistema Ad Hoc que tornam atrativa a adoção desta tecnologia. Características importantes como priorização de tráfego através de funcionalidades de QoS, segurança robusta da rede e gerência de falha e desempenho, estão contempladas nesta solução inovadora baseada em redes com tecnologia Ad Hoc. Foi apresentada também a metodologia de planejamento e dimensionamento de redes Ad Hoc. Tal metodologia visa o desempenho adequado de operação da rede e a qualidade dos serviços a serem trafegados na mesma. Em virtude da complexidade de dimensionamento da rede Ad Hoc, a metodologia é semi-analítica, isto é, ela faz uso de simulações 10

11 computacionais. Foi mostrado um exemplo de aplicação multiserviços de redes Ad Hoc às necessidades de comunicação das Utilities. Os terminais Ad Hoc sem fio possibilitam a implantação de uma rede de comunicação de dados (IP) de longo alcance, em virtude da transmissão em baixa faixa de freqüência de operação (250 MHz) e da característica de cada terminal atuar como um repetidor dos dados que trafegam pela rede, permitindo uma ampla cobertura em uma determinada região, seja ao longo de linhas de transmissão, em subestações ou de represas em ambiente de barragens de rios. O desenvolvimento e implementação do terminal Ad Hoc sem fio do CPqD disponibiliza uma solução inovadora de comunicação para as Utilities, que certamente irá acelerar a penetração de sistemas de medição e controle da rede de energia elétrica, viabilizando a implantação de soluções de comunicação para o Smart Grid, bem como facilitar o despacho de equipes de manutenção em áreas urbanas e rurais, viabilizando-a ao longo de linhas de transmissão. BIBLIOGRAFIA [1] IEEE STANDARD IEEE Standard - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications; Junho [2] F.L Figueiredo.Capacidade e Roteamento em Redes Metropolitanas Sem Fio Híbridas; Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação; Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP); Tese de Doutorado; Dezembro [3] EUROPEAN RADIOCOMMUNICATIONS COMMITTEE. Monte-Carlo Simulation Methodology for the Use in Sharing and Compatibility Studies Between Different Radio Services or Systems; Fevereiro