Redes de Banda Larga sem Fios

1. Redes de Banda Larga sem Fios WiMAX

2. Introdução • O “último quilômetro”. • No Brasil, empresas de telefonia, tem permissão para oferecer serviços locais de voz e Internet de alta velocidade. • Há uma grande demanda por esses serviços. • Estender cabos de fibra por milhares de quilômetros é dispendioso. • Uma solução é a rede sem fio de banda larga.

3. World WideInteroperability for Microwave Access • Erguer uma grande antena em uma colina fora da cidade e instalar antenas orientadas nos clientes é mais fácil e econômico. • Para estimular o mercado, o IEEE formou um grupo para padronizar uma rede metropolitana sem fio de banda larga. • Denominada 802.16 (WiMAX).

4. Primeiro padrão • O primeiro padrão foi aprovado em dezembro de 2001. • Um circuito terminal sem fios entre pontos fixos. • Uma linha de visão entre um ponto e outro. • Esse projeto logo mudou para tornar o WIMAX uma alternativa mais competitiva ao cabo e ao DSL para acesso à Internet.

5. Segundo padrão • Em janeiro de 2003, o WiMAX foi revisado para dar suporte a enlaces fora da linha de visão. • Tecnologia OFDM (Orthogonalfrequency-divisionmultiplexing). • Técnica de modulação baseada na ideia de multiplexação por divisão de frequência (FDM). • Frequências entre 2 e 10 GHz. • Essa mudança tornou a implantação mais fácil, apesar das estações ainda estarem em locais fixos.

6. Terceiro padrão • O aumento das redes de celular 3G impôs uma ameaça: • Altas taxas de dados. • Mobilidade. • Em resposta, o 802.16 foi alterado novamente: • Mobilidade em velocidades veiculares (dezembro 2005). • O acesso à Internet móvel de banda larga é o alvo do padrão atual – IEEE 802.16, 2009.

7. Comparação entre 802.16, 802.11 e 3G • Por que elaborar um novo padrão? Por que simplesmente não utilizar o 802.11 ou o 3G? • O WiMAX combina aspectos de ambos sendo mais semelhante à tecnologia 4G. • Projetado para transportar pacotes IP pelo ar e conectar-se a uma rede com fios baseada em IP. • Os pacotes podem transportar tráfego peer-to-peer, chamadas de VoIP ou streaming de mídia. • Como o 802.11, o WiMAX também é baseado na tecnologia OFDM para garantir bom desempenho apesar da degradação do sinal em ambientes sem fio. • Tecnologia MIMO para alcançar altos níveis de throughput.

8. Comparação entre 802.16, 802.11 e 3G • O principal problema é conseguir alta capacidade pelo uso eficiente do espectro. • As distâncias físicas são dez vezes maiores do que o 802.11. • Estações base mais poderosas do que os APs. • Potencia maior e antenas melhores. • Lidam melhor com sinais mais fracos por distâncias maiores. • Realiza mais processamento para lidar com erros.

9. Comparação entre 802.16, 802.11 e 3G • Para maximizar o throughput, as transmissões são cuidadosamente programadas pela estação base para cada assinante. • O uso do espectro não fica ao acaso como no CSMA/CA. • Por outro lado, pode desperdiçar a capacidade devido as colisões. • O espectro é licenciado (2,5 GHz). Abaixo de 11 GHz. • O sistema é mais otimizado do que o 802.11. Essa complexidade compensa devido ao alto custo do licenciamento. • Serviço gerenciado e confiável, com bom suporte para a qualidade de serviço.

10. Comparação entre 802.16, 802.11 e 3G • Com todos esses recursos, o WiMAX é mais parecido com as redes de celular 4G, que agora estão sendo padronizadas como LTE (LongTermEvolution). • Embora as redes de celular 3G sejam baseadas em CDMA, as 4G serão baseadas em OFDM. • Parece que WiMAX e 4G estão em curso de colisão em termos de tecnologia e aplicação.

11. Arquitetura • As estações base se conectam diretamente à rede de backbone do provedor. • As estações base se comunicam com as estações pelo ar, sem fios. • Existem dois tipos de estações: • Moveis. • Fixas.

12. Pilha de protocolos • A estrutura geral é semelhante a de outras redes.

13. Camada Física • Lida com a transmissão. • Observe que há uma camada para cada opção. • Fixa. • Móvel. • A maioria das implementações do WiMAX utiliza o espectro licenciado em torno de 3,5 GHz ou 2,5 GHz. • Assim como o 3G, encontrar o espectro disponível é um problema fundamental. • Para resolver sito, canais de diferentes tamanhos são aceitos: • 3,5 MHz para estações fixas. • De 1,25 MHz a 20 MHz para o WiMAX móvel.

14. Camada Física (2) • As transmissões são enviadas por esses canais com OFDM (OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing). • A largura de banda é dividida em muitas subportadoras que enviam dados independentemente (ao mesmo tempo). • No 802.11 todas as subportadoras seriam utilizadas para enviar em um determinado momento. • A duração do sinal é maior para tolerar melhor as degradações do sinal sem fio. • Parâmetros WiMAX são 20 vezes superiores aos parâmetros 802.11. • 512 subportadoras para um canal de 5 MHz. • O tempo para enviar um símbolo em cada subportadora é de aproximadamente 100 microsegundos. • Uma subportadora pode ser atenuada em uma estação mas estar nítida em outra.

15. Velocidades • Por canal de 5 MHz e par de antenas: • 12,6 Mbps de tráfego downlink. • 6,2 Mbps de tráfego uplink.

16. Camada de Enlace • Possui três subcamadas: • Subcamada de privacidade e segurança. • Criptografia, descriptografia e gerenciamento de chaves. • Subcamada MAC. • Protocolos de gerenciamento de canais downlink e uplink. • Orientada a conexões. • Subcamada de convergência de serviços específicos. • Define a interface para a camada de rede. • Diferentes camadas de convergência são definidas para integrar, de modo transparente as diferentes camadas superiores.

17. Subcamada de privacidade e segurança • RSA. • Certificados X.509. • Carga útil criptografada com um esquema de chave simétrica, AES ou DES. • Verificação de integridade com o SHA-1.

18. Subcamada MAC • Nesta camada estão os principais protocolos. • Gerenciamento de canais. • A estação base controla o sistema. • Programa os canais downlink e uplink. • Eficiente. • Recurso incomum. • Orientado à conexão.