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1 1 Introdução 1.1 Histórico Nos últimos 100 anos, o setor de telecomunicações vem passando por diversas transformações. Até os anos 80, cada novo serviço demandava a instalação de uma nova rede. Foi assim com a rede de telex, a rede de voz, a rede de pacotes e a rede de TV. A digitalização da rede está permitindo a fusão da rede de dados e de telefonia tradicional dando origem a uma convergência de redes e serviços. As novas redes, incluindo recursos de multiserviços, como voz, vídeo e dados, como carga de transporte estão adaptando uma série de novas tecnologias para atender aos requisitos de qualidade de serviço associados às novas aplicações. A desregulamentação e abertura do setor de telecomunicações em diversos países possibilitou a disputa pelo mercado, envolvendo iniciativas de empresas que operam em diferentes setores, tais como: as operadoras de serviços de telefonia oferecendo o serviço de dados através de linhas digitais assimétricas (ADSL), as operadoras de televisão a cabo oferecendo o serviço de cable modem para acesso rápido à Internet, as soluções baseadas em comunicações sem fio (Wireless) e as concessionárias do setor elétrico oferecendo soluções de transmissão de dados sobre a rede elétrica (PowerLine). Ou seja, os serviços de acesso estão disponíveis através de diversos meios, o que permite ao usuário a possibilidade de escolha, dentre as diferentes alternativas disponíveis no mercado de redes de comunicação, aquela mais adequada às suas reais necessidades para um bom desempenho do acesso. Atualmente, na camada de redes, o principal protocolo que oferece serviços em tempo real é o Internet Protocol (IP) [1]. Conseqüentemente, a convergência de redes é denominada rede IP unificada. Com o crescente avanço da tecnologia de redes de computadores e a popularização da Internet, cada dia mais as pessoas estão descobrindo as facilidades de se estar no escritório ou no conforto do lar e ter acesso

2 Histórico 13 a uma enorme quantidade de informações, sobre qualquer assunto de seu interesse, além de poder acessar a Intranet corporativa da sua empresa remotamente como se estivessem no ambiente de sua rede local. Graças ao avanço dos navegadores, os usuários têm acesso a documentos em formato texto, gráficos, áudio e vídeo, além de uma grande quantidade de programas disponíveis para download. O tamanho dos arquivos transmitidos está cada vez maior e os canais de acesso vão ficando congestionados. Os usuários necessitam tecnologias que permitam maior fluxo de dados. A tecnologia mais empregada para a comunicação de dados, utiliza a mesma estrutura da rede comutada de telefonia onde modens analógicos são utilizados. Esta estrutura foi projetada para transmissão de voz, onde a faixa de freqüências está limitada a 4 khz. Esta largura de banda limita taxas a 56 kbps. Como grande vantagem possui um custo mais acessível e grande penetração, porém a uma taxa insuficiente para as demandas atuais e futuras. Neste contexto surgiram algumas propostas para oferecer aos usuários uma conexão mais rápida e com custos relativamente baixos de implementação. As tecnologias xdsl atingem velocidades de transmissão de até 6 Mbps no sentido da central para o usuário (downstream) e empregam a estrutura telefônica já existente do par de fios de cobre. Por sua vez, a tecnologia cable modem utiliza a estrutura da TV a cabo (CATV), composta por fibras ópticas e cabos coaxiais de banda larga (HFC). Já a tecnologia PowerLine oferece serviços de dados como valor agregado utilizando a infra estrutura da rede elétrica com grande capilaridade. Dentre as tecnologias de acesso sem fio, o WLL (Wireless Local Loop) disponibiliza o acesso em qualquer lugar e momento, mas possui limitações de qualidade e taxa de transmissão. Todas estas soluções propõem se a oferecer aos usuários residenciais e corporativos um avanço em direção às taxas de transmissão da ordem de Mbps, a um custo relativamente pequeno, pois aproveitam grande parte das estruturas já em uso nas regiões metropolitanas das grandes cidades. As tecnologias cable modem e PowerLine oferecem acesso compartilhado, e não dedicado como ISDN ou xdsl. Isto significa que a largura de banda disponível é compartilhada entre os usuários da mesma vizinhança, como se fosse um barramento de uma rede Ethernet. Nos horários de pico é impossível atingir velocidades altas, devido ao congestionamento. Em contrapartida, xdsl garante a velocidade oferecida em linhas dedicadas. O ITU R define serviços de banda larga, como sendo aqueles que requeiram canais de comunicação capazes de suportar taxas de transmissão

3 Redes de Acesso em Banda Larga 14 maiores do que 2 Mbps. No entanto, atualmente, o termo banda larga tem sido empregado popularmente para significar o acesso a redes de dados com quaisquer taxas, desde que superiores a oferecida pelos modens analógicos, ou seja, maiores do que os 56, 6 kbps. A rede de acesso ou de distribuição implementa a última milha, ou seja, é a rede que chega às empresas e residências. Os equipamentos e as funcionalidades dessa rede estão restritos, normalmente, aos níveis físico e de enlace. Dadas a extensão e a capilaridade desta rede, é para as tecnologias de acesso que são necessários os maiores investimentos em implementação e manutenção. No interior das empresas, ou mesmo das residências usuárias da rede de acesso, é localizada a rede interna, onde é instalado o ponto de terminação ou terminal do usuário. Sua finalidade é interligar os diversos equipamentos terminais de serviço de banda larga ao equipamento terminador do provedor de serviço de acesso (proprietário da rede de acesso) escolhido pelo usuário. Exemplos destes equipamentos terminadores são: cable modem, modem ADSL, rádio banda larga e outros. 1.2 Redes de Acesso em Banda Larga As principais opções para a implementação da rede de acesso em banda larga podem ser assim organizadas: Baseadas em infra estrutura telefônica: ISDN Integrated Service Digital Network; ADSL Asymmetric Digital Subscriber Loop; SHDS Symmetric Digital Subscriber Loop; VDSL Very high-bit-rate Subscriber Loop. Baseada em infra estrutura de TV a cabo: cable modem Baseada em infra estrutura de distribuição de energia: PowerLine Baseada em redes sem fio: DBS Digital Broadband System; MMDS Multiservice Multipoint Distribution System;

4 Organização do texto 15 LMDS Local Multipoint Distribution System ou BWA Broadband Wireless Access Sem o estabelecimento de alguns parâmetros e critérios, qualquer comparação torna se subjetiva e pouco produtiva. Para o usuário final, tanto faz o que está por trás da tecnologia. O que interessa a ele são os serviços oferecidos e o custo associado. Os critérios mais importantes a serem levados em conta são: largura de banda e compartilhamento, escalabilidade, serviços disponíveis, segurança e confiabilidade. 1.3 Objetivos do Trabalho Os objetivos principais deste trabalho são: estudo de tecnologias de acesso sem fio em banda larga do tipo BWA (Broadband Wireless Access); estudo dos efeitos de propagação em freqüências superiores a 10 GHz, que são os mais utilizados nestes sistemas; desenvolvimento de uma metodologia e software aplicativo associado para o cálculo de cobertura e cálculo da relação sinal interferência em condições de céu claro e chuva; realização de estudos de caso, com diferentes configurações de reuso, para análise da capacidade dos sistemas. 1.4 Organização do texto Em seqüencia a esta introdução, o capitulo 2 apresenta conceitos sobre sistemas LMDS e BWA, incluindo arquitetura do sistema, técnicas de acesso e cálculos de capacidade. O capítulo 3 apresenta os modelos de propagação na faixa de ondas milimétricas utilizados no cálculo da relação S/I, em condições de chuva e a metodologia de cálculo da atenuação diferencial por chuvas. O capítulo 4 descreve a metodologia utilizada para o cálculo de cobertura e da relação S/I em condições de céu claro e durante eventos de chuva para a determinação da degradação total, resultante da atenuação diferencial.

5 Organização do texto 16 O capítulo 5 exibe os resultados obtidos com os cenários utilizados, apresentando ao final uma comparação das técnicas de reuso com os valores da relação S/I e capacidade de usuários atendidos. O capítulo 6 mostra as conclusão obtidas, sugere melhorias no simulador e possibilidades para trabalhos futuros.

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