Curso de Engenharia de Computação. Estudo dos Desafios de Implementação de Redes Metropolitanas de Banda Larga Sem Fio baseadas na Tecnologia WiMAX

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1 Curso de Engenharia de Computação Estudo dos Desafios de Implementação de Redes Metropolitanas de Banda Larga Sem Fio baseadas na Tecnologia WiMAX Maximiliano Andres Ricci Campinas São Paulo Brasil Dezembro de 2007

2 Curso de Engenharia de Computação Estudo dos Desafios de Implementação de Redes Metropolitanas de Banda Larga Sem Fio baseadas na Tecnologia WiMAX Maximiliano Andres Ricci Monografia apresentada à disciplina de Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia de Computação da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Mestre Sidney Pio de Campos, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador: Prof. Mestre Sidney Pio de Campos Campinas São Paulo Brasil Dezembro de 2007

3 Estudo dos Desafios de Implementação de Redes Metropolitanas de Banda Larga Sem Fio baseadas na Tecnologia WiMAX Maximiliano Andres Ricci Monografia defendida e aprovada em de Dezembro de 2007 pela Banca Examinadora assim constituída: Prof. Mestre Sidney Pio de Campos (Orientador) USF Universidade São Francisco Campinas SP. Prof. Thales Coelho Borges Lima USF Universidade São Francisco Campinas SP. Prof. Carlos Eduardo Câmara USF Universidade São Francisco Campinas SP.

4 Dedico a Deus, Jesus e Maria por todo o sempre. À minha família e namorada. E a todos que de algum modo fizeram parte deste trabalho.

5 Agradecimentos Agradeço especialmente a Deus, Jesus e Maria, meus guias e amigos por todo o sempre. Agradeço a minha família, em especial aos meus pais Roque e Adriana, meus heróis e fiéis amigos. À minha namorada e futura esposa Lina, por todo o suporte mesmo nas horas difíceis e de isolamento. Ao meu orientador Prof. Sidney, por todo o suporte e ajuda no desenvolvimento deste trabalho e principalmente pela paciência. E finalmente aos meus amigos e professores por todos estes anos de convivência. v

6 Sumário Lista de Siglas...vii Lista de Figuras...ix Lista de Tabelas...x Resumo...xi Abstract...xii 1. Introdução Convergência Tecnológica e os desafios Tecnologias Wireless - Padrões Bluetooth Wi-Fi WiMAX Tipos de Rede Wireless Objetivos e Organização do Trabalho WiMAX O que é WiMAX WiMAX Fórum Tipos de WiMAX WiMAX Fixo ou d WiMAX Móvel As Camadas em WiMAX Camada de Enlace Camada Física Desafios das redes de banda larga wireless Comparação Entre os Padrões de Comunicação Wireless (Wi-Fi e WiMAX) Desafios do Acesso Wireless de Banda Larga (BWA) Desempenho e Cobertura Espectro Licenciado e Não-Licenciado QoS Mobilidade Portabilidade Segurança Aplicações de Wimax Backhaul Última Milha Considerações finais e Conclusão Trabalhos Futuros Referências Bibliográficas...50 vi

7 Lista de Siglas 3GPP - AP - BS - CSMA/CA - CSMA/CD - DOCSIS - DSL - DSSS - ETSI - FCC - IEEE - IP - LAN - Endereço MAC - MAN - MS - OFDM - OFDMA - P2P - P2MP - PAN - PHY - PoP - QoS - RF - SS - UWB - Projeto de Parceria para a Terceira Geração Ponto de Acesso. Estação base Detecção de portadora e acesso múltiplo com prevenção de colisões Detecção de portadora e acesso múltiplo com detecção de colisões Especificação de Interface de Dados Por Cabo Linha Digital de Assinante Espectro espalhado em seqüência direta Instituto Europeu de Normatização das Telecomunicações Comissão Federal de Comunicações Instituto dos Engenheiros Elétricos e Eletrônicos Protocolo de Internet Rede Local Endereço de controle de acesso a meios. Este endereço é o número de hardware exclusivo para cada computador. Rede de área metropolitana Estação Móvel Multiplexação ortogonal da divisão de freqüências Acesso Múltiplo por Divisão Ortogonal da Freqüência Ponto a ponto Ponto a multi-ponto Rede de área pessoal Camada física Ponto de presença Qualidade de serviço Rádio Estação de assinante Banda ultra vii

8 VoIP - WAN - Wi-Fi - WiMAX - WISP - WLAN - WMAN - WWAN - Voz por Protocolo de Internet Rede de área ampla Alta Fidelidade Wireless. Usado genericamente quando se refere a qualquer tipo de rede , seja ela b, a, banda dual, e assim por diante. Interoperabilidade Mundial para Acesso de Microondas Provedor de serviço wireless de Internet Rede local wireless Rede wireless de área metropolitana Rede wireless de área ampla viii

9 Lista de Figuras FIGURA 1. POSICIONAMENTO DOS TIPOS DE REDES WIRELESS. FONTE: INTEL....5 FIGURA 2. POSICIONAMENTO DAS TECNOLOGIAS WIRELESS, TAXA DE DADOS POR ALCANCE DE COBERTURA. FONTE: INTEL...5 FIGURA 3. EXEMPLO DE WIMAX FIXO. ESTAÇÃO BASE ENVIA SINAL PARA A ESTAÇÃO DO CLIENTE. FONTE: INTEL...13 FIGURA 4. EXEMPLO DE WIMAX MÓVEL. ESTAÇÃO BASE ENVIA SINAL PARA OS MAIS VARIADOS DISPOSITIVOS MÓVEIS. FONTE: INTEL...14 FIGURA 5. ARQUITETURA DAS CAMADAS DE ENLACE E FÍSICA EM WIMAX. FONTE: UFRJ.16 FIGURA 6. COMPARAÇÃO ENTRE MULTIPLEXAÇÃO COM SUBPORTADORA SIMPLES E OFDM FIGURA 7. COMPARAÇÃO ENTRE O SINAL ENVIADO VERSUS O SINAL RECEBIDO...19 FIGURA 8. MODULAÇÃO ADAPTATIVA DE ACORDO COM A REGIÃO DE COBERTURA FIGURA 9. ILUSTRAÇÃO DOS TIPOS DE DUPLEXAÇÃO TDD E FDD FIGURA 10. REDE DE ACESSO METROPOLITANO DE BANDA LARGA WIRELESS UTILIZANDO WIMAX. FONTE: TELECO FIGURA 11. EXEMPLO DE BACKHAUL UTILIZANDO WIMAX. FONTE: INTEL FIGURA 12. EXEMPLO DE ACESSO DE ÚLTIMA MILHA, UTILIZANDO WIMAX. FONTE: INTEL...47 ix

10 Lista de Tabelas TABELA 1. COMPARAÇÃO DOS PADRÕES IEEE TABELA 2. EVOLUÇÃO DO WIMAX, PADRÕES DESENVOLVIDOS AO LONGO DO TEMPO TABELA 3. ANÁLISE DOS PADRÕES WIMAX, COMPARANDO OS PADRÕES ATUAIS COM O PRIMEIRO DESENHO DE WIMAX...15 TABELA 4. COMPARAÇÃO ENTRE AS POSSÍVEIS TECNOLOGIAS DE BANDA LARGA WIRELESS: WIMAX E WI-FI. FONTE: ANDREWS, TABELA 5. DESAFIOS TÉCNICOS ENCONTRADOS NA IMPLEMENTAÇÃO DE REDES DE ACESSO DE BANDA LARGA WIRELESS. FONTE: ANDREWS, TABELA 6. EXEMPLO DOS PARÂMETROS DE TRÁFEGO USADOS EM APLICAÇÕES DE BANDA LARGA WIRELESS. FONTE: ANDREWS (2007)...27 TABELA 7. ANÁLISE DE TAXA DE DADOS POR UTILIZAÇÃO DE ANTENAS INTELIGENTES. DL = DOWNLOAD E UP = UPLOAD...29 TABELA 8. FAIXAS DE FREQUÊNCIA DISPONÍVEIS PARA ACESSO DE BANDA LARGA WIRELESS AO REDOR DO MUNDO. FONTE: INTEL...30 TABELA 9. FAIXAS DE FREQUÊNCIA USADAS EM WIMAX E WI-FI TABELA 10. FAIXAS DE FREQUÊNCIA DISPONÍVEIS COM NECESSIDADE DE LICENÇA. FONTE: PRADO, REVISTA DE WIMAX...32 TABELA 11. FAIXA DE FREQUÊNCIA DISPONÍVEL SEM NECESSIDADE DE LICENÇA. FONTE: PRADO, REVISTA DE WIMAX...34 TABELA 12. ANÁLISE DAS VANTAGENS DOS FREQUÊNCIAS LICENCIADAS E ISENTAS DE LICENÇA. FONTE: INTEL TABELA 13. REQUERIMENTOS DE QOS EM REDES DE ACESSO A BANDA LARGA. FONTE: ANDREWS (2007)...35 TABELA 14. FLUXOS DE SERVIÇOS SUPORTADOS EM WIMAX. FONTE: WIMAX FORUM...37 TABELA 15. CATEGORIAS DE SERVIÇOS PARA ECONOMIA DE CONSUMO DE ENERGIA EM WIMAX. FONTE: ANDREWS, x

11 Resumo A convergência tecnológica, a internet de alta velocidade e a alta demanda de serviços de multimídia observada nos últimos anos, nos mais diversos nichos e aplicações, mostra que o mercado está ansioso por novas tecnologias que ofereçam acesso de banda larga para a última milha, ou seja, para o usuário final, de forma eficiente, rápida e com baixos custos de implementação e manutenção. Ao mesmo tempo em que se anseia por velocidade, devemos agregar a necessidade de mobilidade, ou seja, tornar as informações disponíveis a qualquer hora em qualquer lugar. Atualmente, o acesso à internet de banda larga é oferecido apenas por dois meios: através de DSL (x digital subscriber line) e por cabo. Como então prover acesso à informação a altas velocidades, com qualidade e mobilidade? Como possível solução considerar-se o Wireless Broadbrand ou Banda Larga sem fio. Esta é uma topologia emergente que possui diversas vantagens: tem a capacidade de atender grandes áreas geográficas sem as limitações de distância do DSL ou o alto custo de instalação de infra-estrutura de cabos, com menor custo de manutenção, grande facilidade e rapidez de instalação da rede, além de atingir regiões nas quais não existe infra-estrutura de banda larga com fio, como áreas rurais. O WiMAX apresenta-se como uma destas novas tecnologias de Wireless Broadband. O objetivo deste trabalho é: apresentar as principais características desta tecnologia, avaliando a grande expectativa que está sendo criada em torno deste, comparando assim suas características com a atual tecnologia Wireless. PALAVRAS-CHAVE: Redes sem-fio, Wireless, Wi-fi, IEEE , WiMAX, IEEE , e, d, QoS, OFDM, Banda-Larga, WMAN. xi

12 Abstract The technological convergence, the broadband Internet and high demand for multimedia services observed in the recent years in different areas and applications, shows that the market is eager for new technologies that offer broadband access to the last mile, or for the end user, efficiently, quickly and at low cost of implementation and maintenance. While the end user hopes for speed, we must also add the need for mobility, this is, make the information available at any time anywhere. Currently, access to the broadband internet is offered by only two means: through DSL (x digital subscriber line) and cable. So, how to provide access to information at high speeds, with quality and mobility? As possible solution must be considered the Wireless Broadband. This is an emerging topology which has several advantages: it has the ability to serve large geographical areas without the limitations of DSL distance or the high cost of installing of wires infrastructure, with lower maintenance cost, great ease and speed of the network installation, and is able to reach regions where there is no infrastructure for wire broadband, as rural areas. The WiMAX standard is presented as one of these new technologies of Wireless Broadband. The objective of this work is: presenting the main features of this technology, assessing the great expectations being created around this standard and also comparing its features with the current Wireless technology. KEY WORDS: Wireless, Wi-fi, IEEE , WiMAX, IEEE , e, d, QoS, OFDM, Banda Larga, WMAN. xii

13 1. INTRODUÇÃO 1.1 Convergência Tecnológica e os desafios O Dicionário Aurélio define convergência como: 1. ato ou efeito de convergir; 2. disposição de dois ou mais elementos lineares que se dirigem para ou se encontram no mesmo ponto. Nos últimos anos, temos acompanhado a convergência tecnológica na área de telecomunicações, ou seja, concentrar o tráfego de serviços de dados, voz e imagem através de um único meio. De acordo com o Prof. Dr. Moacyr Martucci Jr., Coordenador do LSA USP ( mar 2007), O principal intuito da convergência tecnológica é fornecer ao usuário acesso a suas informações e aplicações em qualquer lugar, de qualquer rede, por qualquer canal de comunicação, através de uma interface humano máquina coerente (única), com qualidade adequada e de forma transparente, ou seja tudo que a sociedade de informação atual necessita. Atualmente, esta convergência tecnológica somente é possível através de meios cabeados, ou seja, depende de uma infra-estrutura pré-instalada, onde os cabos devem conectar o ponto do cliente ao ponto do provedor de internet. Surge então a seguinte questão: Como prover estes serviços multimídia - voz, vídeo e dados - através de um único meio, seguro, de alta capacidade, performance e que disponibilize cobertura de rede nos mais insólitos lugares? Deve-se considerar principalmente áreas rurais e de baixa população, onde os serviços de telefonia e televisão já são escassos ou inexistentes; onde a falta de acesso se deve a problemas geográficos, que dificultam as interligações de cabos, ou onde o custo da infra-estrutura é um ponto proibitivo. Para superar estes obstáculos naturais e financeiros, e ultrapassar as barreiras geográficas que impedem a instalação de infra-estruturas para meios cabeados, tem-se como solução que este serviço poderia ser realizado através da tecnologia 1

14 sem fio, isto é, transmitir sinais usando ondas de rádio como meio transmissão, ao invés de cabos. Controles remotos para televisões e outros dispositivos eletrônicos foram os primeiros dispositivos wireless a se tornarem parte integrante do nosso diaa-dia. Segundo PAREEK (2006, pg.7), pode-se concluir que hoje, desde assistentes digitais pessoais (PDAs) à notebooks, a lista de dispositivos tecnológicos wireless é infinita. Ainda de acordo com PAREEK, (2006, p.7), Enquanto em uma rede cabeada, um endereço significa uma localização física; em uma rede wireless a unidade endereçável é uma estação, a qual é o destino final para uma mensagem e não é (necessariamente) um local fixo. A fim de se entender um pouco mais sobre o ambiente wireless, na próxima seção serão apresentados alguns detalhes dos principais padrões wireless e dos tipos de redes que se utilizam destes padrões ou tecnologias. 1.2 Tecnologias Wireless - Padrões A tecnologia Wireless compreende desde redes globais de voz e dados, à luz infravermelha e tecnologias de rádio frequência otimizadas para conexões sem-fio. Atualmente os principais padrões wireless são: Bluetooh, Wi-Fi e WiMAX. Veja abaixo um resumo destas tecnologias, para um melhor entendimento: Bluetooth Mantida pelo padrão IEEE , esta é uma tecnologia mais amigável e simples. Trata-se de um sistema de transmissão de dados de curto alcance e que permite velocidades de até 2 Mbps. Sendo o suficiente para conectar telefones celulares a fones de ouvido sem fio ou a outros celulares. Também pode servir para trocar dados entre dispositivos, como um computador de mão (PDA) e um PC (personal computer). Tem alcance curto: no máximo 10 metros. 2

15 1.2.2 Wi-Fi São as chamadas redes sem fio ou redes com a certificação Wireless-Fidelity (Wi-Fi). O padrão básico é o IEEE , que usa sinais de rádio na freqüência de 2,4 gigahertz (GHz) e tem velocidade de transmissão de 2 Mbps (megabites por segundo). Para suplantar essa limitação de velocidade, foram desenvolvidos novos padrões. Aparelhos compatíveis com o padrão b, por exemplo, conseguem alcançar velocidades de até 11 Mbps. Mas o ideal para sustentar aplicações de teleconferência, por exemplo, é o g, que alcança velocidades de até 54 Mbps. O alcance dessas redes pode ultrapassar a barreira dos 100 metros, dependendo da potência e de obstáculos como paredes ou diferentes andares. Ainda nesta família consta o padrão IEEE a, que opera a 5GHz. Porém este padrão é incompatível com os demais padrões da família , pois opera em uma frequência fixa mais alta, não sendo capaz de ajustá-la a frequências menores. A tabela 1 compara os padrões IEEE : Tabela 1. Comparação dos padrões IEEE Padrão Freqüências Técnica de Modulação Taxa de Dados b ,5 MHz DSSS até 11 Mbps g ,5 MHz DSSS, OFDM até 54 Mbps MHz a MHz OFDM até 54 Mbps MHz 3

16 1.2.3 WiMAX WiMAX é uma aposta para o futuro próximo. As redes WiMAX podem ser vistas como redes Wi-Fi robustas. Pode ser utilizado em uma rede sem fio do tamanho de uma cidade. Este padrão, também conhecido pelo código IEEE , usa várias freqüências diferentes e pode fazer a interligação de redes de computadores entre empresas. A tendência é que as operadoras de telefonia ou provedores forneçam acessos de banda larga sem fio, que irão sustentar aplicações de compartilhamento de dados além do tráfego de voz e imagem. O alcance dessas redes pode superar 50 quilômetros, com taxas de transferência de até 75 Mbps. A seguir serão apresentados os tipos de redes wireless, assim, posicionando cada um dos padrões apresentados acima. 1.3 Tipos de Rede Wireless Conforme a seção 1.2, cada padrão de conexão Wireless possui um alcance e uma taxa de transferência, ou seja, cada uma possui uma aplicação especial para os diferentes tipos de redes wireless. Os tipos de redes Wireless podem ser divididos em: - WPAN Wireless Personal Area Network ou rede pessoal de dados sem fio; - WLAN Wireless Local Area Network ou rede local de dados sem fio; - WMAN Wireless Metropolitan Area Network ou rede metropolitana sem fio; - WWAN Wireless Wide Area Network ou rede alargada dados sem fio. As figuras 1 e 2 apresentam o posicionamento de cada um dos diferentes padrões de acesso wireless. A Figura 1 apresenta do lado esquerdo o padrão IEEE e o padrão ETSI equivalente. Portanto, pode-se concluir que cada tipo de rede wireless possui um padrão apropriado para uso, um exemplo seria a WPAN onde o padrão utilizado predominante é o Bluetooth, pois se trata de uma rede de pequeno alcance e baixa taxa de transferência de dados. 4

17 Figura 1. Posicionamento dos tipos de redes wireless. Fonte: Intel. Já a Figura 2, analisa o alcance de cobertura versus a taxa de transmissão para cada padrão wireless disponível no mercado. Nota-se aqui que o padrão Wi-Fi portanto pode operar com taxas de até 100Mbps, utilizando o padrão da próxima geração, o IEEE n, e um alcance entre 10 a 100m, e é principalmente utilizado nas redes wireless LAN. Figura 2. Posicionamento das tecnologias wireless, taxa de dados por alcance de cobertura. Fonte: Intel. Na próxima seção serão abordados os objetivos e a distribuição do trabalho. 5

18 1.4 OBJETIVOS E ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO Este trabalho tem como finalidade apresentar uma análise sobre os desafios de implementação de redes metropolitanas de banda larga wireless, e como solução para estes desafios será apresentada a tecnologia WiMAX ou padrão IEEE , por ser considerada pelos grandes do mundo da Informática e telecomunicações, como Intel e Nortel, a próxima revolução do mercado de redes. Para tal análise são apresentados detalhes sobre os desafios de implementação e sobre a tecnologia apontada como solução, seus pontos fortes, e se possível uma comparação com o atual padrão Wireless de mercado: o Wi-Fi. Toda a pesquisa possui base livros, artigos, publicações e sites relacionados ao assunto. O trabalho ao todo se constitui de seis capítulos. No primeiro capítulo, tem-se a Introdução do trabalho e a explicação sobre tecnologia Wireless e os principais tipos de Redes, relatando alguns desafios encontrados pelas redes cabeadas e as alternativas de implementação via wireless. No capítulo dois são abordadas as principais características da tecnologia WiMAX; uma visão geral sobre o padrão a fim de situar o leitor sobre os pontos fortes da tecnologia, os tipos de WiMAX e alguns métodos utilizados na camada física e enlace. No terceiro capítulo, inicia-se a fase de dissertação sobre os desafios encontrados na implementação de redes de acesso de banda larga wireless, para áreas metropolitanas, e em seguida análises sobre como o padrão WiMAX (802.16e e ) supera estes desafios. Tabelas e imagens são expostas para uma melhor análise em cada quesito. No capítulo quatro serão apontadas algumas implementações de WiMAX em redes de banda larga wireless, com imagens para melhor análise. Logo em seguida o capítulo quinto, apresenta as considerações finais e o sexto capítulo relaciona a bibliografia acessada para elaboração do mesmo. 6

19 2 WIMAX 2.1 O QUE É WIMAX No capítulo 1, foram abordados os diferentes tipos de tecnologia de rede chegando até o ambiente wireless, onde verificou-se as três principais tecnologias disponíveis: bluetooth, Wi-Fi e WiMAX. Destas tecnologias, como foco principal deste trabalho e como solução dos problemas de desempenho, cobertura, segurança e qualidade de serviço em redes de acesso de banda larga, surge a tecnologia WiMAX, acrônico de Worlwide Interoperability for Microwave Access ou em português Interoperabilidade Mundial Para Acesso através de Microondas. Conforme apresentado por PAREEK (2006, pag. 24): O prospecto de acesso à Internet de banda larga em qualquer lugar e a qualquer momento, tem se apresentado com um sonho distante, longe da realidade para a vasta maioria dos PCs, notebooks e usuários de PDAs. Entretanto, com WiMAX, isto irá se tornar em algo que os usuários não conseguirão viver sem. WiMAX é uma das tecnologias Wireless mais disputadas e conhecidas de hoje em dia. Os sistemas WiMAX são esperados para prover acesso a serviços de banda larga para residências e clientes corporativos de uma forma econômica. Segundo informações da Intel ( abril 2007), o WiMAX é Constituído pelas indústrias líderes do setor, que estão comprometidas com as interfaces abertas e com a interoperabilidade entre os diversos produtos utilizados no Acesso Broadband Wireless (BWA), ou seja, a compatibilidade entre os produtos de diversos fabricantes. Para as operadoras de rede, esta interoperabilidade entre equipamentos significa a não dependência de um único fornecedor para o desenvolvimento de sua rede. Para os fabricantes de equipamentos significa uma redução nos diferentes tipos de produtos a desenvolver e a produzir, ou seja, uma escala de produção muito maior e consequente redução no custo da matéria-prima. Para o usuário final significa acessos de banda larga mais velozes e mais baratos. 7

20 Conforme PRADO, Eduardo, em Revista de WiMAX ( mar 2007), explica: O WiMAX Móvel vai atacar nos próximos 10 anos os serviços de banda larga fixos (ADSL e cable modem) como também a telefonia móvel 3G. Ele será mais barato para uma Telco implementar novos serviços de banda larga no futuro (e com mobilidade) e oferecerá mais banda para os clientes e a um menor preço, agregando mais valor ao negócio (...). Mesmo que possua apenas um nome, o padrão IEE WiMAX -, irá apresentar dois tipos de tecnologia de mercado, conforme será explicado na próxima seção. Portanto, a fim de se entender tecnicamente o padrão WiMAX e sua interoperabilidade serão apresentados a seguir: o WiMAX Fórum responsável pela padronização, divulgação e certificação do WiMAX -, e a seção 2.3 abordará os tipos de WiMAX e seus principais recursos. 2.2 WiMAX Fórum O WiMAX Fórum foi estabelecido em Junho de 2001, e trata-se de uma organização sem fins lucrativos formada por empresas fabricantes de equipamentos e componentes de comunicação, criada para impedir que os problemas de compatibilidade e interoperabilidade encontrados no padrão IEEE não aconteçam novamente no IEEE Sua principal missão é certificar e promover todos os equipamentos utilizados no padrão IEEE , através de testes realizados em laboratórios. De acordo com PRADO, em Revista de WiMAX ( mar 2007): O laboratório oficial selecionado para certificação do WiMAX foi o Cetecom em Málaga na Espanha. (...). O Cetecom age como um órgão independente e testa os produtos de WiMAX dos diferentes fornecedores para assegurar que eles satisfaçam os padrões de conformidade e interoperabilidade de WiMAX definidos pelo Fórum de WiMAX. 8

21 Segundo o WiMAX Fórum ( out 2007), a certificação trás certos benefícios para todos os indivíduos envolvidos. A. Para os Fornecedores de Equipamentos: Padrões de base e plataformas comuns fomentam rapidamente as inovações e a adição de novos componentes e serviços. Possibilitam a especialização de produtos (ex: Estações Base e CPEs) não sendo mais necessário criar uma solução fim-a-fim como em modelos proprietários, ou seja, se o fornecedor quiser apenas desenvolver placas PCMCIA WIMAX não haverá problemas, pois as antenas reconheceram o padrão e não haverá incompatibilidade. B. Para o Consumidor Receber serviços em áreas que antes estavam fora do alcance da banda larga como para países em desenvolvimento com baixa infra-estrutura, ou em países desenvolvidos para áreas rurais ou de difícil acesso. Maior número de fornecedores no mercado se traduz em maior escolha para receber serviços de acesso à banda larga. A certificação garante taxas mínimas de 32Mbps, com canais de 10MHz, e alcance de até 5KM para coberturas em condições NLOS 1. Um efeito rápido de redução de custos para o consumidor, traduzido em mensalidades mais baixas. C. Para os Provedores de Serviços Plataformas interoperáveis levam a baixos custos, possibilitam uma saudável competição e encorajam inovações. Possibilita relativamente um investimento de CAPEX 2 inicial baixo e despesas incrementais que refletem crescimento. 1 NLOS - Non Line of Sight, sem linha de visão ocorre quando entre o transmissor e receptor existem obstáculos, que obstruem a comunicação. Não existe visão direta entre ambos. 2 CAPEX é uma sigla derivada da expressão Capital Expenditure, que significa o capital utilizado para adquirir ou melhorar os bens físicos de uma empresa, tais como equipamentos, propriedades e imóveis. 9

22 Não existe mais o compromisso com apenas um fornecedor de equipamentos, por conta de interoperabilidade dos produtos que é garantida pela certificação. Sistemas Wireless reduzem significantemente o risco de investimento do operador, pois não existe investimento na infra-estrutura de cabos. D. Para Fabricantes de Componentes Padronização cria oportunidades de volume para fabricantes de chipsets. Ainda de acordo com o WiMAX Fórum, entre as mais de 220 empresas que fazem parte desta organização encontram-se a Intel, Analog Devices, Ericsson, Motorola, Nokia, Samsung, Siemens, AT&T, British Telecom, Deutsche Telekom, France Telecom, Fujitsu e Microsoft. Por tudo que se precede acima, o WiMAX Fórum e seus organizadores irão manter a interoperabilidade entre os diferentes fabricantes e isto será de grande valia para o padrão, que poderá rapidamente ser adotado pelo mercado. Porém cabe ressaltar que o desenvolvimento do padrão é mantido pelo IEEE 802, e que o WiMAX Forum volta-se para área comercial e de divulgação da tecnologia. Além disto o WiMAX oferece diferentes tipos de solução WiMAX, cada qual com suas características, conforme é apresentado na seção que segue. 2.3 Tipos de WiMAX Originalmente, o padrão , que foi ratificado em Dezembro de 2001, estava focado basicamente nas faixas de freqüências situadas entre 10GHz e 66GHz, considerando sempre aplicações com linha de visada (LOS 3 ). A versão a, que foi concluída em 2003, passou a focar as aplicações sem linha de visada (NLOS), dentro das faixas de freqüência entre 2GHZ e 11GHZ, 3 LOS Line of Sight, linha de visada ocorre quando é possível conectar o transmissor e receptor através de uma linha reta imaginária, sem obstrução. 10

23 considerando também os aspectos de interoperabilidade. A tabela 2, apresenta a evolução das especificações do IEEE para a Wireless MAN. Tabela 2. Evolução do WiMAX, padrões desenvolvidos ao longo do tempo. IEEE Dezembro de GHz Linha de visada Até 34 Mbps (canalização de 28 MHz) IEEE c Dezembro de 2002 Interoperabilidade IEEE a Janeiro de GHZ Sem linha de visada Até 75Mbps (canalização de 20 MHz) IEEE d 1o Trimestre de 2004 WIMAX Modificações na a e interoperabilidade IEEE e 4o Trimestre de 2004 Mobilidade Nomâdica /16 Atualmente, há apenas dois padrões principais de tecnologia WiMAX: d-2004 ou WiMAX Fixo; e-2005 ou WiMAX Móvel; WiMAX Fixo ou d-2004 Conforme o ANDREWS ressalta, o padrão IEEE d ou IEEE ou WiMAX Nomádico, foi ratificado no ano de 2004, e é o padrão de acesso sem fio de banda larga fixa, também conhecida como WiMAX Fixo. Como prova de que a tecnologia é tão nova, os equipamentos responsáveis por esta tecnologia só foram homologados em Janeiro de 2006 pelo laboratório espanhol CETECOM. O padrão IEEE d destaca o suporte de antenas MIMO 4, ou seja, pode operar com sinais provenientes de multiplos pontos e não apenas em uma única direção, porém o mesmo não é capaz de efetuar handoff 5 entre as Estações Rádio Base (ERBs), tornando a sua aplicação a um lugar fixo. Portanto, o mesmo foi desenhado para servir como um Wireless DSL, a fim de competir com as conexões ADSL e de serviços de banda larga via cable-modem, 4 MIMO - Multiple-input multiple-output é a tecnologia wireless que possibilita à estações base a utilizam de multiplas antenas destinadas à transmissão paralela dos dados, realizando melhor uso dos multiplos-caminhos e aumentando o desempenho da rede. 5 Handoff - Acontece quando em meio a uma comunicação mudamos de uma antena responsável pelo sinal para uma outra. Isso acontece muito na telefonia celular, onde as regiões de uma cidade estão destribuidas por células e quando nos mudamos de uma célula para outra acontece o handoff. 11

24 além de prover acesso a serviços básicos de voz e internet de Banda Larga às áreas não servidas por tecnologias de acesso. Este padrão opera em faixas licenciadas e bandas sem necessidade de licença (ou não licenciadas), em frequências de 2GHz a 11GHz. No Brasil, por exemplo, o WiMAX Nomádico opera na faixa isenta de licença de 5,8GHz, e nas bandas de frequência licenciadas 2,5 GHz e 3,5 GHz. O WiMAX Nomádico tem um alcance de 8 a 12 km em cobertura NLOS (Non Line of Sight), ou seja, sem linha de visada, e de 30 a 50 km em cobertura LOS (Line of Sight) - linha de visada, e fornece uma taxa de transmissão de até 70 a 75 Mbps (Mega bits por segundo) e utiliza canais de 20MHz. Segundo PRADO, em Revista de WiMAX ( mar 2007): A curto prazo o WiMAX Nomádico viabiliza negócios aonde o ADSL não viabilizava ( áreas brancas, planta de cobre ruim e hard-to-reach customers ). A longo prazo, o WiMAX (fixo) substituirá o ADSL, não tenha dúvida, pois ele é uma tecnologia de banda larga com melhores características que o ADSL e está livre dos grilhões dos fios como a banda larga fixa. A figura 3 exemplifica uma solução WiMAX Fixo, através da comunicação entre as Estações Base e o envio do sinal para a estação fixa do assinante, tudo através do padrão d. 12

25 Figura 3. Exemplo de WiMAX Fixo. Estação Base envia sinal para a Estação do Cliente. Fonte: Intel WiMAX Móvel O padrão de Wireless de Banda Larga Móvel ou IEEE e, ou ainda , foi ratificado no ano de Como o próprio nome já diz, esse é o padrão de acesso sem fio de banda larga móvel. Ele assegura conectividade a velocidades veiculares de até 100 Km/h, ou seja, o usuário pode estar no carro a uma velocidade de 80 Km/h com o notebook ligado e mesmo ainda estará conectado à rede WiMAX, desde que a área esteja coberta pelo sinal. Os equipamentos para essa tecnologia começaram a ser disponibilizados neste ano de Conforme anunciado no site Intel, a grande diferença entre os dois padrões reside em que o WiMAX Fixo é uma tecnologia ponto-multiponto, enquanto a WiMAX móvel é uma tecnologia de multiponto-multiponto, semelhante à infra-estrutura de um celular. As duas soluções foram projetadas para oferecer serviços onipresentes de conectividade sem fio em banda larga de altas taxas de transferência, com baixo custo. 13