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 A. M. de Medeiros

2 Agenda O que são Redes Ad Hoc sem Fio? Características do Terminal Ad Hoc (CPqD) Tecnologia Ad Hoc Aplicada às Utilities Planejamento e Dimensionamento de Redes Ad Hoc Conclusões

3 O que são Redes Ad Hoc sem Fio? Gateways Interligando o Backhaul e Rede Ad Hoc Terminais da Rede Ad Hoc A B

4 Características do Terminal Ad Hoc - CPqD Conceito de redes Peer-to-peer: Protocolo de Roteamento OLSR Tecnologia padronizada: Wi-Fi IEEE g (OFDM) Opera em faixa de freqüência de 200 a 300 MHz Larguras de Banda: 5, 10 e 15 MHz Taxa de Transmissão: 1,5 a 13,5 Mbit/s (5 MHz) Taxa Média de Transmissão: 1 a 3 Mbit/s Cobertura estimada: 0,5 a 3 km (NLOS) 5 a 30 km (LOS) Suporta serviços de voz (VoIP), dados e imagem Possui mecanismos de QoS: IEEE e Possui mecanismos de Segurança: IEEE i - Criptografia (AES) e Autenticação (EAP) Equipamento gerenciável via protocolo padronizado (SNMP)

5 Terminal Ad Hoc / WiMAX - CPqD

6 Aplicações das Utilities que demandam comunicação Automação de SEs e LTs (Oleodutos, Gasodutos...) Televigilância (Imagem p/ Segurança Patrimonial) Telemedição Telecomandos Teleproteção Abertura e fechamento de Chaves Medição de Fronteiras Medição de Transformadores Medições de Consumo de energia Telemedição (AMR) Telecomandos Corte e Religa Controle de Carga Manutenção e Operação Despachos (voz, mensagens, E-services ) Verificação de sobressalentes Atualização de estoque

7 Rede Ad Hoc Barreirinhas/MA

8 Metodologia de Dimensionamento de Rede Ad Hoc Tese de Doutorado UNICAMP 2008 Fabrício Lira Figueiredo Foco na maximização da capacidade de usuários Metodologia semi-analítica: Simulação + Cálculos matemáticos Pedido de Patente: INPI/SP Metodologia para dimensionamento de capacidade de Redes AdHoc/Mesh sem fio

9 Planejamento da Rede Ad Hoc Objetivos Viabilizar a comunicação entre todos os Pontos Quantidade de Gateways? Serviços com Qualidade Parâmetros Relevantes Freqüência Potência de saída Sensibilidade Banda do canal Região (LOS / NLOS) Demanda de tráfego de dados Tipo dos serviços Latência / Atraso Jitter (Variação de Atraso) Perda de Pacotes

10 Cenário 1: Região Metropolitana de São Paulo Estimativa de Pontos a se conectar (Transformadores) 16,5 Milhões de habitantes 5,5 Milhões de residências (1/3) 110 Mil de Transformadores (1/50) ~120 mil Pontos Distribuição dos Pontos nesta região Região Quantidade de Pontos Área (km2) Densidade de Pontos/km2 Distância média entre pontos vizinhos (m) Aplicações consideradas Transferência de arquivos de medição a partir de cada Ponto: 100 kbyte Despacho (VoIP): 30 kbit/s cada Quantidade de Conexões de voz simultâneas Urbana Suburbana , Rural Total

11 Cenário 1 Características Sistêmicas Freqüência: 250 MHz Potência da Saída: 500 mw Largura do Canal: 5 MHz Altura dos Pontos: 10 metros Sensibilidade de Recepção X Alcance Taxa (Mbit/s) Sensibilidade (dbm) Alcance Urbano (km) Alcance Suburbano (km) Alcance Rural (km) 1,5-88 1,4 2,2 6, ,8 1,3 4,1 13,5-71 0,5 0,7 2,3 Área total de cobertura por Ponto: 6 km2, 15 km2 e 149 km2

12 Cenário 1 - Resultados Considerando a Transferência dos arquivos de 100 kbyte em 1 hora Tráfego Médio por Ponto: 240 bit/s (Dados + Voz) Densidade de Pontos e Tráfego por Ponto Quantidade de Gateways e Quantidade média de Saltos Áreas Quantidade de Gateways Quantidade média de Saltos Quantidade de Pontos por Gateway Urbana 375 5,5 192 Suburbano 250 6,0 144 Rural 84 6,5 143

13 Cenário 1 Resultados (Arquivo de 100 kbyte + VoIP) Tempo de Transmissão Demanda de Tráfego (bit/s) Quantidade de Gateways Urb./ Suburb./ Rural 5 minutos minutos hora horas horas horas horas

14 Cenário 2: Região Rural ao longo de LTs Distribuição dos Pontos nesta região Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 GW Aplicações Transferência de arquivos de medição a partir de cada Ponto: 100 kbyte Despacho (VoIP): 30 kbit/s cada 1 conexão a cada 4 pontos

15 Cenário 2 Características Sistêmicas Freqüência: 250 MHz Potência da Saída: 500 mw Largura do Canal: 5 MHz Altura dos Pontos: 20 metros Sensibilidade de Recepção X Alcance Taxa (Mbit/s) Sensibilida de (dbm) Alcance (km) 1, ,5-71 5

16 Cenário 2 - Resultados Tempo de transferência dos arquivos de 100 kbyte e VoIP X Tráfego por Ponto Tempo de Transferência de arquivo de 100 kbyte (minutos) Taxa X Distância Tempo de transferência de arquivo (minutos) Taxa (Mbit/s) Tráfego por Ponto (kbit/s) 5 10,1 60 7,7 Distância (km) Quantidad e de Pontos Distância Total (km) 5 1, , , ,

17 Conclusões Solução apropriada para as diversas aplicações de Automação, Medição e Operação das Utilities Solução flexível: suporta múltiplos serviços e interfaces Solução robusta, pois possui: Banda Larga (Rede IP) Priorização de Tráfego (QoS) Gerência Segurança Confiabilidade Planejamento de Redes Ad Hoc deve-se analisar: Cobertura Região Capacidade de tráfego Serviços Latência Serviços de tempo real Produto disponível em 2,4 GHz Produto em 250 MHz aguardando regulamentação da ANATEL (Res. 25)

18 Obrigado! Iran Lima Gonçalves (19) (19)

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