Dimensionamento de Redes Wimax

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1 Dimensionamento de Redes Wimax Este tutorial apresenta os elementos chaves que nortearão o dimensionamento de uma Rede WiMAX, seja para o Mercado Residencial ou para o Mercado Corporativo. Eduardo Prado Eduardo Prado, M. Sc., 1979 COPPE/UFRJ e Engenheiro Eletrônico, 1977 UFRJ, tem mais de 28 anos de experiência na área de engenharia. Atualmente é desenvolvedor de novos negócios e consultor de tecnologia com foco principal em tecnologias wireless (WiMAX, Wi-Fi, Mesh Technology, Tecnologia Celular, ZigBee, UltraWideband e outras) e Convergência Fixo-Móvel (FMC). Tem sólida experiência em ajudar Corporações na exploração de novas oportunidades de negócios e tem também se dedicado a negócios e empreendimentos de Mobile Marketing, Mobilidade Corporativa, Mobile Payment e Cidade Digital. Trabalhou também em organizações como DBA Engenharia de Sistemas, Proceda Systemhouse, Promon Eletrônica, Promon Engenharia e COPPE/UFRJ. Nos últimos anos tem trabalhado como consultor no ramo de Clearing House, Operadoras de Telecomunicações, Vendors de Equipamentos de Telecomunicações, Integração de Sistemas, Óleo & Gás, Empresas de Chips, Aviação e Analistas de Indústria. Adicionalmente, ministra seminários e palestras nestes segmentos de negócios. eprado@brasilecia.com Web: 1

2 Fábio Lima Fábio Lima é consultor de negócio da empresa CPM S.A. Engenheiro elétrico formado pela Unicamp (1990) com MBA em marketing pela FGV (2002). Atua no mercado de Telecomunicações e TI, tendo participado de áreas de desenvolvimento de produtos e negócios da Telefônica Empresas e Proceda Tecnologia e Informática. Atualmente na CPM tem focado esforços no desenvolvimento de soluções de convergência, wireless (baseadas em tecnologias Wi-Fi e WiMAX) e VoIP para operadoras. fabio.lima@cpm.com.br Duração estimada: 15 minutos Publicado em: 08/05/

3 Redes WiMAX: Introdução Por construção, toda Rede WiMAX é: Uma rede IP, devendo ter todas as funcionalidades e cuidados que esta rede exige; Uma rede ponto-multiponto, devendo atender a vários usuários com uma mesma estação rádio-base. O seu dimensionamento deve ser feito com base no tipo de cliente que será atendido pela Rede WiMAX: Residencial ou Corporativo. Os parágrafos a seguir fazem algumas considerações sobre esses tipos de clientes. Residencial Este é um tipo de cliente que utilizará a Rede WiMAX fazendo comparações com serviços similares de Banda Larga (como a tradicional oferta ADSL das Operadoras Fixas). Nesta categoria de cliente também se insere o mercado de Pequena e Média Empresa (PME). No momento atual como o preço do CPE (Customer Premise Equipment) é superior a US$ 500, a tecnologia WiMAX não se mostra muito competitiva. Daqui a 04 anos espera-se que o preço do CPE tenha caído para US$ 100 (o que já aconteceu com modens ADSL) e então a tecnologia será muito mais competitiva. Neste momento inicial o sabor da portabilidade associada à tecnologia WiMAX será pouco valorizada para os clientes Residenciais e PME. Desta forma, surge um nicho de oportunidade, qual seja o atendimento de condomínios horizontais e/ou verticais de alto padrão, que não possuem atualmente nenhum tipo de acesso a internet, o que poderá alavancar o uso de WiMAX no mercado residencial. Este sempre estará associado a tecnologias de distribuição como mini-dslan, cabos ou Wi-Fi. Corporativo Este mercado será a locomotiva do WiMAX no primeiro momento. Aqui estarão os clientes que realmente pagam a conta e querem serviços de Redes WiMAX com muita qualidade. A tecnologia WiMAX poderá oferecer a este mercado soluções similares àquelas de linhas privativas, Frame Relay e acessos IP (para voz principalmente VoIP, dados e Internet). Mas porquê o mercado corporativo utilizaria o WiMAX já que existem soluções com fio para atendê-los? Tempo é dinheiro, esta é a palavra chave. Todas as soluções das Operadoras de Telecom exigem um prazo de instalação que gira em torno de 30 a 60 dias. Uma solução wireless é disponibilizada em muito menos tempo (ver case da Towerstream horas para ativação em regiões nas quais existe cobertura). 3

4 Redes WiMAX: Qualidade de Serviço (QoS) Nos segmentos de Redes de Pacotes e de Computadores, o termo de engenharia de tráfego chamado Qualidade de Serviço (QoS) refere-se a probabilidade da rede de telecomunicação satisfazer a um determinado contrato de tráfego, ou em muitos casos também é utilizado informalmente para referenciar-se a probabilidade de um pacote ser transmitido com sucesso entre dois pontos quaisquer de uma determinada rede. No campo da telefonia, o termo QoS de Telefonia refere-se a ausência de ruído e tons no circuito da rede, níveis apropriados de ruído. Problemas Quando a Internet estava sendo criada, não havia nenhuma necessidade percebida para uma aplicação de QoS. Dessa forma a Internet inteira utilizava o sistema de Best Effort. Existiam 04 bits para Tipo de Serviço e 03 bits de Precedência fornecidos em cada mensagem, mas eles eram na sua maior parte não utilizados. Existiam muitas coisas que podiam acontecer com os pacotes quando eles eram transmitidos da origem para um determinado destino e resultavam nos seguintes problemas, quando vistos do ponto da vista do transmissor e do receptor, a saber: Dropped Packets Os roteadores podiam falhar na manipulação de alguns pacotes se eles chegam quando os armazenadores (buffers) dos roteadores estão cheios. Alguns, nenhum, ou todos os pacotes podem ser descartados, dependendo do estado da rede, e é impossível determinar o que aconteceu antecipadamente. A aplicação de recepção deve interrogar esta informação para ela ser transmitida, causando possivelmente atrasos severos na transmissão global. Atraso Pode demorar um tempo longo para um pacote chegar ao seu destino, por que ele pode ser mantido em longas filas, ou seguir uma rota mais longa para evitar congestionamento. Alternativamente, o pacote pode seguir uma rota rápida ou direta. Então o atraso é imprevisível. Jitter Os pacotes de uma determinada fonte atingirão o destino com diferentes atrasos. Esta variação no atraso é conhecida como jitter e pode seriamente afetar a qualidade de um streaming de vídeo e/ou um vídeo. Out-of-Order Delivery Quando um conjunto de pacotes são roteados através da Internet, diferentes pacotes podem tomar diferentes rotas, cada uma provocando um diferente atraso. O resultado é que os pacotes chegam no destino em ordens diferentes daqueles que foram enviados. Este problema precisa de protocolos especiais complementares para rearranjar os pacotes fora de ordem uma vez que eles alcancem seu destino. 4

5 Erro Algumas vezes os pacotes perdem a direção, ou são combinados juntos, ou corrompidos, enquanto estão sendo transmitidos em uma determinada rota. O receptor tem que detectar esta não conformidade e, simplesmente descartar o pacote, solicitando ao transmissor que reenvie o pacote com erro. Aplicações que necessitam de QoS Um determinado fator QoS pode ser necessário para certos de tráfego de rede, a saber: Streaming de multimedia pode exigir um throughput garantido; Telefonia ip ou voip podem exigir limites estritos de jitter ou atraso; Teleconferência de vídeo requer baixo nível de jitter; Link de emulação dedicado exige tanto um troughput garantido quanto impõe limites máximos de atraso e jitter; Uma aplicação de segurança crítica, tais como cirurgia a distância pode exigir um nível garantido de disponibilidade (que também é conhecido como hard qos). Estes tipos de serviço são chamados inelásticos, significando que requerem um determinado nível de largura de banda para funcionar nada mais do que é requerido não é utilizado, e muito menos restituído como um serviço não operante. Ao contrário, as aplicações elásticas podem levar vantagem tanto mais ou tanto menos quanto a largura de banda estiver disponível. Obtendo o QoS Quando o custo dos mecanismos para fornecer QoS é justificado, os clientes e os fornecedores da rede definem tipicamente em um acordo contratual denominado (SLA, Acordo do Nível de Serviço) que especifica garantias para a habilidade da rede ou protocolo em fornecer os limites de performance/throughput/latência baseados em medidas mutuamente concordadas, geralmente dando prioridade ao tráfego. Mecanismos de QoS O QoS pode ser fornecido generosamente acima do provisionamento de uma rede de tal forma que todos os pacotes tenham um QoS suficiente para suportar aplicações sensíveis. Este procedimento é relativamente simples, e é economicamente viável para muitas redes de banda larga. O desempenho é razoável, particularmente se o usuário está disposto a aceitar algumas vezes algum nível de degradação. Para o exemplo, os serviços comerciais de VOIP estão substituindo cada vez mais o serviço de telefone tradicional mesmo que nenhum mecanismo de QoS esteja operando entre a conexão do usuário até o seu ISP (Internet Service Provider) e também a conexão de um provedor de VoIP até um determinado ISP. Para as redes de banda estreita, mais típicas de empresas e de governos locais, entretanto, os custos da largura de banda podem ser substanciais e um alto provisionamento é difícil de se justificar. Nestas situações, duas filosofias diferentes foram desenvolvidas distintamente para projetar o tratamento preferencial para os pacotes que o requerem, a saber: "IntServ" ou "DiffServ". Os roteadores que suportam a filosofia DiffServ utilizam filas múltiplas para os pacotes esperando transmissão em uma larga de faixa restrita (por. ex., wide area). Os vendedores de roteadores fornecem potencialidades diferentes para configurar este comportamento, para incluir o número das filas suportadas, as prioridades relativas das filas, e a largura de banda reservada para cada fila. 5

6 Na prática, quando um pacote deve ser enviado para uma interface com enfileiramento, os pacotes necessitam baixo nível de jitter (p. ex., VoIP ou Teleconferência de Vídeo) são dadas prioridades maiores que os pacotes em outras filas. Tipicamente, alguma largura de banda é alocada por default para o controle dos pacotes da rede (p. ex. protocolos do roteamento), quando o tráfego de Best Effort deve simplesmente ser assegurado independente da largura de faixa que seja garantida. Como mencionado, apesar da filosofia Diffserv ser utilizada em muitas redes corporativas sofisticadas, ela não tem sido utilizada em larga escala na Internet. Os arranjos de peering da Internet são bastante complexos, e parece não existir nenhum entusiasmo entre os provedores em suportar QoS entre as conexões de peering, ou um acordo sobre quais políticas seriam suportadas para garantir o QoS. Entre os principais mecanismos de QoS destacamos: Constant Bit Rate (CBR); Constant Information Rate (CIR); Best Effort (BE). Constant Bit Rate (CBR) CBR é um termo utilizado em telecomunicações relacionado com a Qualidade de Serviço (QoS). O principal objetivo de um serviço da classe CBR é suportar aplicações de tempo real tais como vídeo ou streaming de voz. É bem conhecido que a qualidade de voz em uma rede de pacotes de VoIP é muito sensível a latência do pacote ou ao jitter. Existem fornecedores de WiMAX que criaram features especiais para minimizar a latência e o jitter e manter a voz com excelente qualidade. Por exemplo, os fluxos de CBR (e CIR) estão sujeitos a Controle de Admissão e uma vez que ele é admitido a sua largura de banda está assegurada enquanto a sua duração for ativa. Tem fornecedores de WiMAX que armazena o fluxo CBR em buffers diferentes daqueles tipo CIR e BE. Normalmente o fluxo CBR deveria ter uma maior prioridade quando comparado ao CIR e BE, o que implicaria que o sistema atende aos pacotes CIR e BE somente depois que ele termina de transmitir todos os pacotes CBR. Quando referenciada a CODECS, a CBR significa que a taxa na qual a os dados de saída CODEC seriam consumidos é constante. A CBR é útil para conteúdos de Streaming de Multimídia nos canais de capacidade limitada desde que a taxa máxima (bit rate) é a que importa, e não a média, de tal maneira que a CBR seria utilizada para levar vantagem de toda a capacidade de transmissão. A CBR não seria a escolha ótima para armazenamento desde que ela não alocaria bastante dados para seções complexas (resultando na degradação da qualidade) a medida que desperdiça dados nas seções simples. Importante! A taxa CBR deve ser utilizada para dimensionar redes que serão utilizadas para aplicações de Voz e Serviços de Dados Críticos como Aplicações Financeiras, ERPs (por. Ex., SAP) e Serviços de Vídeo. 6

7 Constant Information Rate (CIR) No negócio de telecomunicações CIR é largamente entendida como um sinônimo para taxa mínima garantida. Em Redes de Circuito tradicionais. Uma vez que a comunicação é estabelecida, a largura de banda ao longo do caminho é fixa e reservada enquanto durar a chamada. No caso de Rede de Pacotes, por outro lado, não existe reserva explícita de largura de banda e o fluxo do pacote ocorre, não importando a capacidade disponível no link. Estes 02 paradigmas ficaram separados até poucos anos atrás, quando foi descoberto que é possível estabelecer um tipo de reserva de largura de banda na Rede de Pacotes utilizando serviços especiais de escalonamento (scheduling) chamados Weighted Fair Queueing (WFQ). Best Effort (BE) Importante! A taxa CIR deve ser utilizada para dimensionar redes que serão utilizadas para aplicações de Serviços de Dados menos Críticos como redes de VoIP. O fator BE descreve um serviço de rede no qual a rede não oferta condições especiais para recuperar dados perdidos ou corrompidos. A remoção da necessidade de prover tais serviços faz obviamente que a rede opere mais eficientemente. Um exemplo de um serviço que não é de rede e opera no modelo de melhor esforço é o Serviço Postal. Normalmente o Serviço Postal entrega a sua carta mas você não tem certeza se ela realmente foi enviada. Se você quer ter esta certeza tem que pagar uma taxa extra. O sistema reserva uma percentagem de tempo do total da capacidade do link para o fluxo BE. Isto previne dos fluxos de prioridades maiores como o CBR e CIR aniquilarem o fluxo BE, durante os períodos de congestão do link. Os fluxos de BE têm as seguintes propriedades: Para alguns fornecedores de WiMAX, o fluxo de BE como os de CBR e CIR são armazenados separadamente uns dos outros; O fluxo de BE não está sujeito a controle de admissão; Fluxos ativos de BE compartilham igualmente a disponibilidade da rede entre eles; Se os fluxos das classes de serviços CBR e CIR não estão utilizando a alocação de largura de banda completamente, a capacidade não utilizada da banda pode ser utilizada para os fluxos de BE. Na suite do protocolo TCP/IP, o TCP fornece serviços garantidos enquanto que o IP trabalha na base do melhor esforço. O TCP executa o serviço de obter uma confirmação do envio do receptor e envia a mesma para o transmissor dos pacotes. O IP faz o melhor para enviar os pacotes para o destino, mas não toma nenhuma atitude de recuperar os pacotes no caso deles se perderem ou ser enviado para outro destino. Importante! A taxa BE deve ser utilizada para dimensionar redes que serão utilizadas para aplicações de Internet. 7

8 Redes WiMAX: Bandas e Coberturas Tipos de Bandas Para uma Rede WiMAX, podem ser considerados os seguintes tipos de bandas: Simétricas: Bandas com a mesma taxa de upload e download. Normalmente ficam reservadas para a aplicação, independente do uso. Podemos citar exemplos de aplicações que utilizam bandas simétricas: voz, vídeo e dados críticos; Assimétricas: Bandas cuja taxa de upload difere da taxa de download. Normalmente a taxa de upload é inferior a de download. Podemos citar um exemplo de aplicação que utiliza bandas assimétricas: mundo IP. O que se busca são soluções de WiMAX com capacidade de acomodar estes dois tipos de bandas. Para isso destacamos as soluções com duplexação TDD que permitem bandas simétricas e assimétricas na mesma rede, de forma bastante otimizada. Coberturas A tecnologia WiMAX tem uma grande predileção por cidades. A experiência de campo mostra que ele não gosta muito de regiões com árvores (p. ex., florestas) e montanhas. E pode parecer estranho, mas quanto mais concreto melhor. Aqui começamos a observar uma das características do WiMAX. Ele aproveita as construções de uma cidade, para refletir a onda até o seu destino e numa cidade existem prédios de vidro (fantástico!!!), muito aço e concreto. Isto se deve a modulação OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) que otimiza as reflexões do sinal na sua transmissão. Obviamente existem limitações, pois nada é tão perfeito, mas a prática mostra que na maioria dos casos, a reflexão auxilia muito na cobertura do WiMAX. Abaixo encontram-se as cobertura típicas por banda de freqüência. Lembrar que WiMAX é uma rede pontomultiponto e vocês não vão encontrar números de 50 km aqui. Cobertura prática de 50 km com WiMAX é teoria! É possível - em casos raros - obter-se esta distância, mas não é prático para as aplicações reais. 8

9 Vejamos então as coberturas típicas: Faixa de Freqüência 2,5 GHz 3,5 GHz 5,8 GHz 10,5 GHz Características Freqüência licenciada. Esta é a melhor freqüência disponível para WiMAX no Brasil. É a mais baixa, então teremos os melhores alcances, exigindo uma menor quantidade de estações rádio-base para cobrir uma determinada área. Hoje em poder das empresas de MMDS. Alcance com Linha de Visada (LOS) = km Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 9 10 km Freqüência licenciada. Esta é a freqüência disponível para WiMAX no Brasil, utilizada pelas operadoras e prestadoras de serviço de telecomunicações. Alcance com Linha de Visada (LOS) = km Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 6 7 km Freqüência NÃO-licenciada. Esta é a freqüência LIVRE disponível para WiMAX no Brasil, podendo ser utilizada por qualquer empresa prestadora de serviços. Por ser não licenciada, existe a possibilidade de interferências e congestionamento de freqüências em áreas de grande densidade. É importante, pois não exige gastos com a aquisição de licenças, o que pode viabilizar o plano de negócio de muitas áreas no Brasil. Alcance com Linha de Visada (LOS) = 7 8 km Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 3 4 km Freqüência licenciada. Não existem ainda equipamentos de WiMAX para cobertura desta Freqüência. O principal motivo é a necessidade de microcélulas, pois o poder de cobertura em grandes distâncias nesta freqüência é baixo. Futuramente poderá se tornar uma alternativa, quando houver um esgotamento de banda em freqüências mais baixas e uma proliferação do conceito de WiMAX. Referência: CDMA vs OFDM do Dailywireless. 9

10 Redes WiMAX: Regras para o Dimensionamento Apresentam-se a seguir algumas regras práticas para o dimensionamento de Redes WiMAX. Licenciadas e Não licenciadas Escolha da faixa de freqüência: Quanto menor a FREQÜÊNCIA, maior a COBERTURA; Faixas não licenciadas não precisam ser adquiridas, porém cada operadora deve conviver com possíveis adequações de rede por congestionamento de Freqüência; Faixas licenciadas são exclusivas para cada operadora, porém devem ser adquiridas em licitações do órgão regulador (no Brasil temos a ANATEL) e representam um custo a ser incluído no Business Plan. Uso de células e reuso de freqüências (Escolha de Freqüências) Com uma única Freqüência não é possível cobrir uma cidade. Devem ser considerados pelo menos 2, 4 ou 6 pares de freqüências, criando células, com reuso de freqüências, de forma a manter freqüências iguais distantes uma das outras. A figura 1 apresenta um exemplo de células com reuso de freqüências. Figura 1: Células implementadas com reuso de freqüência. Devemos considerar o reuso de freqüências uma necessidade, sendo o fator 3 muito utilizado, pois representa a melhor relação entre eficiência e máxima taxa disponível entre setores. A figura representa o reuso de Freqüência, evitando interferência de co-canal, por exemplo. Throughput A velocidade ofertada a cada usuário WiMAX é um compromisso entre distância e visada direta, ou seja, quanto mais distante ou mais obstruído estiver o usuário, será utilizada uma codificação menos robusta (ex. QPSK) que não tem a característica de transportar muitos bits/hz. Por outro lado, usuários próximos ou com visada direta poderão utilizar codificação 64QAM, atingindo taxas de até 2,2 bits/hz. O que se observa em várias cidades brasileiras é um uso misto de codificação, resultando em velocidade de dados sempre inferior àquela prevista em condições ideais. 10

11 Topografia (LOS, NLOS, OLOS) Todo projeto de uma rede wireless exige uma análise de cobertura em sistemas computacionais e algumas vezes em campo. Existem várias soluções que reconhecem um sistema WiMAX (ou seja, uma rede pontomultiponto), nos quais podemos obter resultados da viabilidade da rede em função da topografia e regiões de usuários. Em alguns casos, são necessárias análises de campo, principalmente para a Freqüência não Licenciada (5.8GHz) por causa da sua grande utilização. A experiência nesta Freqüência demonstra que, com exceção de grandes centros, a ocupação desta Freqüência é pequena. Nas Freqüências Licenciadas, o uso de ferramentas está relacionado em transportar a maior quantidade de informação em uma região com a banda adquirida, lembrando sempre que a faixa de Freqüência é limitada, devendo ser aproveitada ao máximo. Sempre a topografia estará associada aos 3 tipos de usuários de uma rede: LOS: Linha de Visada (Line of Sight); NLOS: Quase Linha de Visada (Near-line-of-sight) ou Sem Linha de Visada (Non-line-of-sight); OLOS: Linha de Visada Obstruída (Obstructed line of sight). Backhaul O que é Backhaul? Em redes de tecnologia wireless, é utilizado para transmitir voz e dados do site de uma célula para um switch, i.e., de uma site central para um remoto; Em redes com tecnologia de satélite, é utilizado para transmitir dados de um ponto para o qual ele pode ser transmitido (uplinked) para o satélite; Ou é utilizado para transmitir dados para um backbone de rede. Importância do Backhaul: Interligação das estações rádio-base (ERB); Formação da rede; Capacidade para escoar o tráfego da ERB. Tipos de Backhaul: Rádio digital ponto a ponto; Fibra-optica; Linhas privativas. 11

12 Modulação TDD e FDD Impactos da tecnologia na atual regulamentação brasileira: Observa-se que a tecnologia TDD (Time Division Duplex) ganha espaço e será a primeira a receber o selo de certificação WiMAX; A tecnologia TDD utiliza multiplexação em tempo para transmitir e receber informações ao contrário da FDD (Frequency Division Duplex) que utiliza freqüências distintas para transmitir e receber. A tecnologia TDD não necessita de banda de guarda entre as freqüência ao contrário da FDD; O modelo de regulamentação para freqüências de 3,5 GHz utiliza o mesmo conceito da tecnologia FDD (baseada em solução celulares que são eminentemente FDD), sendo que cinco operadoras (EMBRATEL, Vant hoje Brasil Telecom, Directnet, WKVE e Sinos) adquiriram blocos de freqüência não contínuos, ou seja, 2 blocos de 7 MHz e/ou 2 blocos de 10,5 GHz em lados separados da faixa; Um ponto importante, equipamentos WiMAX estão limitados a 7 MHz de largura de faixa e nesta faixa a taxa máxima por setor iluminado de uma estação rádio-base está limitado a aproximadamente 13Mbit/s; Empresas que adquiriam as licenças e possuem 2 blocos de 7 MHz para criar diversidade nas estações rádio-base podem ter problemas. Para cidades médias isto pode ser suficiente, porém cidades com grande quantidade de usuários, haverá necessidade de quebrar os 2 blocos de 7 MHz em, por exemplo, 4 blocos de 3,5 MHz. Observa-se assim que em locais com grandes concentrações de usuários a quebra dos blocos auxiliará na montagem da rede, mas por outro lado comprometerá a velocidade de dados oferecida; Empresas que adquiriram as licenças e possuem blocos de 10,5 MHz sofrerão do mesmo problema, mas poderão trabalhar com até 6 blocos de 3,5 MHz, ou terão uma rede mista com 2 blocos de 7 MHz e 2 blocos de 3,5 MHz, criando diversidade. 12

13 Redes WiMAX: Cálculos para uso Residencial Apresenta-se a seguir um calculador que fornece uma estimativa de Cálculo do Dimensionamento e Orçamento de uma Rede WiMAX para atender clientes Residenciais ou PME. Nota Importante! Os valores utilizados nas planilhas são valores atuais de mercado. Estes valores decairão em função do volume e da penetração da tecnologia WiMAX no mercado. Os valores atuais têm como base o mês de Março de 2006! Devem ser consideradas as seguintes observações: Preços estimados para quantidades acima de usuários; Configuração válida para frequências de 3,5 GHz e 5,8 GHz; Deve-se acrescentar % para manutenção mensal (suporte 8 x 5 ou 24 x 7) para completar o a estimativa final; Definiu-se a Taxa de compartilhamento como sendo a capacidade de uma rede IP oferecer serviços com "oversubscription". Os dados de entrada a serem informados são: Quantidade de usuários para a Rede WiMAX (mínimo 1000); Velocidades de Upload e Dowload, podendo ser ou não simétricas; Raio da área de cobertura da Rede WiMAX; Valor corrente do Dólar. Para o caso em questão, o perfil do tráfego considerado foi o BE (Best effort), padrão normalmente utilizado pela grande maioria de provedores de serviços dessa natureza. Após preencher os dados solicitados, clique no botão CALCULAR para obter o resultado. 13

14 O resumo final apresentará os valores calculados automaticamente referentes ao dimensionamento de usuários, ao dimensionamento das ERB's e a cobertura da rede, assim como a estimativa final de custo. Dimensionamento de Usuários Qtde de usuários = 1000 Perfil de Tráfego = BE Taxa Compartilhamento = 1/20 Velocidade upload = 256 kbit/s Velocidade download = 256 kbit/s Dimensionamento ERB Qtde max por setor = Qtde max p/ 4 setores = usuários usuários Qtde de ERBs = Número de setores por ERB = Cobertura da ERB Raio da área de cobertura (km) = 10 Área da cidade (km 2 ) = Área coberta por ERB (km 2 ) = Raio da ERB (km) = Estimativa de Custo c/ Enlace (ERB + CPE), Site Survey e Instalação Valor do Dólar (R$) = 2,30 Qide de usuários = Total (R$) = Calcular 14

15 Redes WiMAX: Cálculos para uso Corporativo Apresenta-se a seguir um calculador que fornece uma estimativa de Cálculo do Dimensionamento e Orçamento de uma Rede WiMAX para atender clientes Corporativos. Nota Importante! Os valores utilizados nas planilhas são valores atuais de mercado. Estes valores decairão em função do volume e da penetração da tecnologia WiMAX no mercado. Os valores atuais têm como base o mês de Março de 2006! Devem ser consideradas as seguintes observações: Preços estimados para quantidades acima de usuários; Configuração válida para frequências de 3,5 GHz e 5,8 GHz; Deve-se acrescentar % para manutenção mensal (suporte 8 x 5 ou 24 x 7) para completar o a estimativa final; Definiu-se a Taxa de compartilhamento como sendo a capacidade de uma rede IP oferecer serviços com "oversubscription". Os dados de entrada a serem informados são: Quantidade de usuários para a Rede WiMAX (mínimo 1000); Perfil do tráfego a ser oferecido, ou seja, CBR, CIR ou BE; Velocidades de Upload e Dowload, podendo ser ou não simétricas; Percentual de banda a ser utilizada para tráfego de Voz (mínimo de 0%, e máximo de 80%); Raio da área de cobertura da Rede WiMAX; Valor corrente do Dólar. Após preencher os dados solicitados, clique no botão CALCULAR para obter o resultado. 15

16 O quadro resumo final apresentará os valores calculados automaticamente referentes ao dimensionamento de usuários, ao dimensionamento das ERB's e a cobertura da rede, assim como a estimativa final de custo. Dimensionamento de Usuários Qtde de usuários = 1000 Perfil de Tráfego = BE Taxa Compartilhamento = 1/20 Velocidade upload = 256 kbit/s Velocidade download = 256 kbit/s % de banda para Voz = 80 não ultrapassar 80% % de banda para Dados = Chamadas simultâneas VoIP = Qtde de terminais telefônicos = telefones Dimensionamento ERB Qtde max por setor = Qtde max p/ 4 setores = usuários usuários Qtde de ERBs = Número de setores por ERB = Cobertura da ERB Raio da área de cobertura (km) = 10 Área da cidade (km 2 ) = Área coberta por ERB (km 2 ) = Raio da ERB (km) = Estimativa de Custo c/ Enlace (ERB + CPE), Site Survey e Instalação Valor do Dólar (R$) = 2,30 Qide de usuários = Total (R$) = Calcular 16

17 Redes WiMAX: Considerações Finais Sempre que dimensionamos uma rede WiMAX, lembramos dos custos de ERB s, CPE s e freqüências. Porém existem alguns pontos que fazem parte do projeto e devem ser lembrados, pois representam custos e são importantes na composição final do Business Case: Materiais: WiMAX é fundamentalmente um rádio externo, necessitando de cabos, protetores de surto (o Brasil possui alta incidência de raios e não queremos ter os equipamentos queimados) além de bases para fixação; Infraestrutura predial e de antenas: aluguel de espaço e energia para as ERB's; No-break: sua autonomia está relacionada com a qualidade de serviço; Sistema de Gerenciamento: a rede deve permitir o aprovisionamento, gestão e bilhetagem integrada. Referências WiMAX.com WiMAX Forum WiMAX Industry WiMAX Trends Revista de WiMAX 17

18 Redes WiMAX: Teste seu Entendimento 1. Quais dos principais mecanismos de QoS listados abaixo estão presentes no WiMAX? Constant Bit Rate (CBR). Constant Information Rate (CIR). Best Effort (BE). Todos a altenativas anteriores. 2. Qual dos itens abaixo não representa um fator da importância do backhaul em redes wireless? Interligação das estações rádio-base (ERB). Acesso de última milha. Formação da rede. Capacidade para escoar o tráfego da ERB. 3. Qual o significado de NLOS? Quase Linha de Visada ou Sem Linha de Visada. Sem perda. Linha de Visada. Linha de Visada Obstruída. 18