WIMAX. Edson Rodrigues Duffles Teixeira. Engenheiro, Sócio Diretor da ESATH Consultoria Ltda.

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Oswaldo Ribeiro Neto
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1 WIMAX Este tutorial tem por objetivo introduzir o tema WIMAX, para aplicação nas Redes Broadband Metropolitanas Wireless WMAN, utilizando as especificações do padrão IEEE Edson Rodrigues Duffles Teixeira Engenheiro, Sócio Diretor da ESATH Consultoria Ltda. Mais de 30 anos de experiência no mercado de telecomunicações e Segurança Eletrônica, tendo atuado como diretor de empresas como Telemig, Telemont, SET, BATIK, Lucent, Andrade Gutierrez e Veotex. Tem também grande experiência em desenvolvimento e padronização de processos em empresas de prestação de serviços. Atualmente é Diretor de Operações da Veotex. eduffles@yahoo.com.br Categoria: Redes de Dados Wireless Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 09/02/2004 1

Mais de 30 anos de experiência no mercado de telecomunicações e Segurança Eletrônica, tendo atuado como diretor de empresas como Telemig, Telemont, SET, BATIK, Lucent, Andrade Gutierrez e

2 WIMAX: Introdução Ainda pouco conhecido no Mercado, o padrão wireless está a caminho de revolucionar a indústria de acesso de Broadband Wireless. O padrão é também conhecido como a interface aérea da IEEE para Wireless MAN, isto é, da rede metropolitana sem fios. Esta tecnologia está sendo especificada pelo grupo do IEEE que trata de acessos de banda larga para última milha em áreas metropolitanas, com padrões de desempenho equivalentes aos dos tradicionais meios tais como DSL, Cable modem ou E1/T1. A figura abaixo apresenta o posicionamento de cada um dos padrões de acesso wireless, mostrando do lado esquerdo o padrão IEEE e do lado direito o padrão ETSI equivalente. Fonte: Intel. Originalmente, o padrão , que foi ratificado em Dezembro de 2001, estava focando basicamente as faixas de freqüências situadas entre 10GHz e 66GHz considerando sempre aplicações com linha de visada. A versão a, que foi concluída em 2003, passou a focar as aplicações sem linha de visada, dentro das faixas de freqüência entre 2GHZ e 11GHZ, considerando também os aspectos de interoperabilidade. A figura que se segue, apresenta a evolução das especificações do IEEE para a Wireless MAN. IEEE Dezembro de GHz Linha de visada Até 34 Mbps (canalização de 28 MHz) IEEE c IEEE a Dezembro de Janeiro de Interoperabilidade 2-11 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 Nomândica /16 2

Esta tecnologia está sendo especificada pelo grupo do IEEE que trata de acessos de banda larga para última milha em áreas metropolitanas, com padrões de desempenho equivalentes aos dos tradicionais

3 WIMAX: WIMAX Fórum O WIMAX Fórum (Worldwide Interoperability for Microwave Access) é uma organização sem fins lucrativos, formada por empresas fabricantes de equipamentos e de componentes, e tem por objetivo promover em larga escala a utilização de redes ponto multiponto, operando em freqüências entre 2GHz e 11GHz, alavancando a padronização IEEE e garantindo a compatibilidade e interoperabilidade dos equipamentos que adotarem este padrão. O WIMAX Fórum é o equivalente, ao Wi-Fi Alliance, responsável pelo grande desenvolvimento e sucesso do Wi-Fi em todo o mundo. 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: O WIMAX pretende motivar um mercado de Acesso Broadband mais competitivo, através de um conjunto mínimo de especificações de performance da interface aérea entre os produtos dos diversos fabricantes, certificando os produtos que atendem a estas especificações. Para os operadores de rede, esta interoperabilidade entre equipamentos significa a não dependência de um fornecedor para o desenvolvimento de sua rede. Para os fabricantes de equipamentos significa menos tipos diferentes de produtos a desenvolver e a produzir. Para os Fabricantes de componentes, significa uma escala de produção muito maior. Para o usuário final significa acessos Broadband mais velozes e mais baratos. Participantes: Os participantes atuais do WIMAX Fórum estão relacionados a seguir: Advantech AMT l AirXstream l Analog Devices l Arris l AT&T l Axxcelera Broadband Wireless l Bandai Wireless l BeamReach Networks l Comtech AHA l Covad l CTS Communications Components l Cushcraft Corporation l Daintree Networks Inc. l Elcotez l Engim l Filtronics l First Avenue Networks l Gradiente Electronica S.A. l Inphi Corporation l Intracom l K&L Microwave l KarlNet l L3 PrimeWave l Micom Labs l MTI l M-Web l NextWave Telecom l NextNet Wirelss l Nozema l Orthogon Systems l Pronto Networks l PCCW l picochip l Radwin l Remec l SGS l Siemens Mobile l Unwired Australia l Vcom l Vyyo l ZTE Corporation 3

operando em freqüências entre 2GHz e 11GHz, alavancando a padronização IEEE 802.16 e garantindo a compatibilidade e interoperabilidade dos equipamentos que adotarem este padrão.

4 WIMAX: Aplicações O WIMAX irá facilitar o desenvolvimento de uma série de aplicações de Wireless Broadband, conforme a figura que se segue. Fonte: WIMAX Forum. Estas aplicações são possíveis pelas seguintes características do WIMAX: Fornecimento de link de dados de NxE1 (com garantia de banda). Fornecimento de link de dados de fração de E1 (com garantia de banda). Fornecimento de link de dados em um padrão equivalente ao ADSL /Cable Modem. Portabilidade, isto é, o usuário pode transportar sua CPE (customer premise equipment) e utilizar o serviço em local diferente do usual. Instalação da CPE no modo plug and play. Cobertura sem linha de visada. 4

Fornecimento de link de dados de fração de E1 (com garantia de banda). Fornecimento de link de dados em um padrão equivalente ao ADSL /Cable Modem.

5 WIMAX: Características Técnicas Modulação O WIMAX apresenta três modos de operação,todos os três PHY, quais sejam: single carrier, OFDM 256, ou OFDMA 2K. O modo mais comumente utilizado é o OFDM 256. Throughput Com o esquema de modulação robusto, o WIMAX entrega elevadas taxas de throughput com longo alcance e uma grande eficiência espectral e que é também tolerante às reflexões de sinais. A velocidade de transmissão dos dados varia entre 1 Mbps e 75 Mbps, dependendo das condições de propagação, sendo que raio típico de uma célula WIMAX é de 6 Km a 9 Km. Uma modulação dinâmica adaptativa permite que uma estação radio base negocie o throughput e o alcance do sinal. Por exemplo, se a estação radio base não pode estabelecer um link robusto com um assinante localizado a uma grande distância, utilizando o esquema de modulação de maior ordem, 64 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), a modulação é reduzida para 16 QAM ou QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), o que reduz o throughput, porém aumenta o alcance do sinal. Escalabilidade Para acomodar com facilidade o planejamento da célula WIMAX, tanto nas faixas licenciadas quanto nas não licenciadas, o a/d suporta diversas larguras de banda. Por exemplo, se um operador tem disponível 20 MHz de espectro, ele pode dividi-lo em dois setores de 10 MHz ou 4 setores de 5 MHz cada. O operador pode crescer a quantidade de usuários mantendo um bom alcance do sinal e um bom throughput. O operador pode reusar o mesmo espectro em dois ou mais setores, criando uma isolação entre as antenas da estação radio base. Cobertura O padrão também suporta tecnologias que permitem a expansão de cobertura, incluindo as tecnologias de "smart antenna" assim como as tecnologias mesh. Qualidade de Serviço O padrão apresenta qualidade de serviço que permite a transmissão de voz e vídeo, que requerem redes de baixa latência. O MAC (Media Access Control) do provê níveis de serviço "Premium" para clientes corporativos, assim como um alto volume de serviços em um padrão equivalente aos serviços hoje oferecidos pelos serviços de ADSL e de Cable Modem, tudo dentro da mesma estação radio base. 5

A velocidade de transmissão dos dados varia entre 1 Mbps e 75 Mbps, dependendo das condições de propagação, sendo que raio típico de uma célula WIMAX é de 6 Km a 9 Km.

6 Segurança Características de privacidade e criptografia estão previstos no padrão permitindo transmissões seguras incluindo os procedimentos de autenticação. 6

7 WIMAX: Espectro Previsto Oficialmente o padrão a/d está sendo estabelecido para faixa de freqüências entre 2GHz e 11 GHz, porém existe interesse de utilizá-lo também em bandas inferiores a 2GHz. Abaixo são relacionadas algumas das bandas, conforme definido pelo FCC dos Estados Unidos, que poderão ser utilizadas pelo padrão a/d. UHF 0,75-0,8 GHZ - Banda não licenciada, para utilização em aplicações ISM 0,9-0,93 GHZ industriais, científicas e médicas UPCS 1,91-1,93 GHZ Banda não licenciada para utilização em serviços de comunicação pessoal WCS 2,3 GHZ Wireless Communications Service ISM 2,4-2,48 GHZ Banda não licenciada, para utilização em aplicações industriais, científicas e médicas MMDS 2,5-2,7 GHZ Multi-Channel Multipoint Distribution Service Internacional UNII Novo Espectro 3,4-3,7 GHZ 4,8-5,0 GHZ 5,15-5,35; 5,725-5,85 GHZ 5,470-5,725 GHZ - Banda licenciada na Europa, América Latina e Asia Banda licenciada no Japão Banda não licenciada, para uso do serviço nacional de informação de infra-estrutura 7

UHF 0,75-0,8 GHZ - Banda não licenciada, para utilização em aplicações ISM 0,9-0,93 GHZ industriais, científicas e médicas UPCS 1,91-1,93 GHZ Banda não licenciada para utilização em serviços de

8 WIMAX: Referências Este tutorial apresentou o WIMAX, para aplicação nas Redes Broadband Metropoltanas Wireless-WMAN, utilizando as especificações do padrão IEEE Referências EEE and WiMAX - Intel IMAX Fórum web page and : The right technology in the right place - Jeff Orr - Proxim : Broadband Wireless Access: The Next Big thing in Wireless - Hassan Yaghoobi - Intel 8

16 and WiMAX - Intel IMAX Fórum web page 802.16 and 802.

9 WIMAX: Teste seu Entendimento 1. Qual a série de especificações do IEEE que define o WIMAX: Assinale a alternativa correta: O WIMAX fornece throughput de 75Mbps independente da condição de propagação do link O alcance do sinal de uma radio base do WIMAX é sempre de 9Km O WIMAX utiliza sempre o esquema de modulação 64QAM O WIMAX negocia o esquema de modulação de forma a conseguir atender aos usuários com a melhor taxa de transmissão possível 3. O WIMAX Fórum objetiva (assinale a alternativa incorreta.: Garantir a interoperabilidade entre os diversos equipamentos a/d Buscar a redução de custos pelo aumento de escala de produção dos componentes Padronizar totalmente os equipamentos de Acesso Broadband Wireless Promover a utilização cada vez maior de acessos broadband, através da redução do custo dos serviços 9

sempre o esquema de modulação 64QAM O WIMAX negocia o esquema de modulação de forma a conseguir atender aos usuários com a melhor taxa de transmissão possível 3.

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