Capítulo 1 Introdução 1.1. Acesso sem fio Existem diversos tipos de acesso sem fio [1], dependendo do tipo de aplicação implementada. Sistemas sem fios podem ser usados de forma a permitir mobilidade ao sistema e também, quando é mais conveniente ou barato, instalar uma rede sem fio ao invés de uma rede de cabos. Podemos citar os seguintes tipos de acesso sem fio: - Sistemas celulares que permitem aos usuários mobilidade baseada em uma rede móvel; - Sistemas sem fio que permitem a cobertura dentro de edificações sendo o acesso sem fio uma extensão para a rede fixa. Os usuários, portanto, possuem uma mobilidade local restrita ao interior das edificações; - Sistemas de acesso fixo sem fio. Dentre os sistemas mencionados anteriormente, destacam-se os sistemas de acesso fixo sem fio FWA (Fixed Wireless Access). Esse sistema será explorado com mais detalhes na próxima seção, devido a uma aplicação na freqüência de 3.5 GHz, que é estudada no desenvolver desse trabalho. 1.2. Sistemas FWA São sistemas utilizados para fazer a conexão de clientes com o ponto de presença de operação da rede (tipicamente um endereço local) quando não é economicamente ou fisicamente possível um acesso por meio de cabos. O uso de links de rádio acesso ponto-a-ponto tem sido uma excelente opção na conexão de usuários banda larga onde a estrutura da rede de acesso via cabos ainda não está disponível, porém o custo dessa solução ainda é alto. As freqüências utilizadas por sistemas de acesso fixo sem fio são geralmente mais altas que as de sistemas celulares (ou sem fio). Isso basicamente gera a necessidade de uma linha de visada ou uma linha de 1
visada bem próxima entre a estação rádio base e a unidade de rádio do usuário. Para a rede, o resultado é a redução do raio das células, que praticamente se reduzem para 1 km a 3 km em sistemas faixa-larga em áreas com construções, embora em sistemas faixa-estreita raios entre 3 km e 5 km possam ser alcançados. 1.2.1. Sistemas FWA faixa-estreita Sistemas FWA para transporte de dados utilizando protocolo IP (Internet Protocol) em faixa-estreita são disponíveis para operação no espectro de 2 a 10 GHz. As taxas de dados para os clientes finais estão aumentando cada vez mais, sendo essas taxas de 1 a 2 Mbit/s, atualmente. a) Banda de 2.4 GHz Nessa faixa os produtos tendem a ter os custos mais baixos, porém oferecem uma qualidade de serviço bem inferior aos demais. Essa faixa de freqüência é usada tipicamente para redes locais sem fio, WLANs, onde circula na rede um volume grande de dados. b) Banda de 2.5 GHz O sistema MMDS (multipont microwave distribution system) opera na banda de 2.5 GHz, nos Estados Unidos, que é uma tecnologia desenvolvida para sistemas de distribuição de televisão e atualmente possui como últimos produtos um suporte total para IP para pequenas empresas e usuários residenciais. 2
c) Banda de 3.5 GHz Atualmente estão surgindo na banda de 3.5 GHz sistemas com suporte a protocolos IP. Essa é uma banda particularmente importante e está sendo licenciada para uso desse tipo de sistema especialmente na Europa. Os sistemas mais antigos, baseados em comutação por circuitos entre estações base e usuários são também capazes de oferecer uma conexão IP, porém de uma maneira pouco eficiente. Os novos serviços são baseados em pacotes, permitindo uma utilização mais eficiente da banda total disponível, sendo que alguns sistemas enviam pacotes IP diretamente através da interface aérea. Isso permite uma máxima eficiência, porém limita a habilidade do sistema para suportar serviços de voz comutados por circuitos. d) Banda de 5 GHz HIPERLAN2 é capaz de entregar serviços baseados em IP em taxas de até 50 Mbit/s. O mercado para esse tipo de serviço evoluiu de uma mobilidade dentro de empresas para um acesso fixo sem fio. A combinação de equipamentos de baixo custo disponíveis para HIPERLANs e um espectro abundante pode fazer com que esse tipo de acesso sem fio se torne comercialmente bastante atrativo. 1.2.2. Sistemas FWA faixa-larga São sistemas que operam na faixa de 10 a 45 GHz com taxas de 128 kbit/s até 25 Mbit/s. Essa tecnologia é conhecida como LMDS (local multipoint distribution system). O LMDS foi desenvolvido inicialmente para serviços de televisão, porém atualmente sua aplicação tem sido extendida para serviços de dados como acesso IP. A freqüência de operação dos sistemas LMDS faz com que uma linha de visada seja necessária e o sistema seja muito sensível a chuvas. De forma a minimizar esses problemas, as estações base são instaladas em altitudes bem 3
elevadas e as antenas dos usuários são instaladas nas coberturas dos prédios ou telhados. A freqüência de operação, velocidade e qualidade de serviço oferecida por esses sistemas fazem com que sejam mais caros do que os de faixa estreita mencionados anteriormente. Sistemas usando IP diretamente através da interface aérea estão sendo desenvolvidos, porém são menos avançados que os mais simples sistemas de faixa estreita. 1.3. Conclusões e objetivos do trabalho O transporte de voz continua crescendo nos sistemas atuais, progredindo de um serviço específico para uma determinada localização para um serviço mais pessoal, com a grande maioria das pessoas possuindo um telefone móvel. O transporte de dados é a área de desenvolvimento que, através da introdução do IP, irá permitir diversas oportunidades de negócios no mercado. Dados e uma série de novas aplicações serão a chave para os novos rendimentos. Diversos serviços para transporte IP têm sido desenvolvidos, operando em freqüência mais altas que a de sistemas celulares atuais. Dentre essas freqüências, existe uma aplicação específica para a faixa de 3.5 GHz, que será estudada nesse trabalho. Nesse sentido, destaca-se a importância do estudo do comportamento do sinal eletromagnético na freqüência de 3.5 GHz, pois novas e importantes aplicações têm surgido e vêm sendo desenvolvidas. Os próprios sistemas celulares atuais estão numa fase de evolução para uma freqüência mais alta, com a entrada dos Sistemas de Comunicações Móveis Pessoais. O objetivo desse trabalho é, então, o estudo do comportamento do sinal em 3.5 GHz, sendo que testes de aderência a modelos de propagação existentes serão realizados, além de uma análise do comportamento estatístico do sinal. Para isso foi montada uma unidade móvel capaz de receber sinais em 3.5 GHz, podendo gravar os sinais coletados para uma análise posterior. 4
No capítulo 2 serão descritos os sistemas rádio-móveis existentes e suas características. O capítulo 3 trata dos diferentes aspectos de propagação rádio móvel, onde serão descritos alguns modelos existentes e todo o estudo do comportamento estatístico do sinal. No capítulo 4 será descrito o set-up configurado para as medidas realizadas, com a descrição de todos equipamentos utilizados para transmissão, recepção e análise dos dados. A análise de todas as medidas realizadas será mostrada no capítulo 5, onde serão mostrados os testes de aderência das medidas com alguns modelos de propagação existentes, bem como a análise estatística do desvanecimento do sinal. No capítulo 6 serão comentados todos os resultados obtidos, com a conclusão dos resultados experimentais. Além disso, serão feitas sugestões para trabalhos que possam vir a serem feitos futuramente. 5