Monografia rede wimax

UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA

OSCARLINO GALDINO DA SILVA

Rede Wimax Implantação da Tecnologia de Rede sem Fio em grandes Corporações

São Paulo 2010



Monografia apresentada à UNIP – Universidade Paulista, com objetivo de obtenção de título de especialista, no curso da pós-graduação “lato sensu” em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações, sob a orientação do Profº Ronald Stevis Cassiolato.

São Paulo 2010

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, por me dar saúde para que eu pudesse realizar mais uma conquista em minha vida, agradeço a todos os meus amigos de sala de aula e principalmente aqueles que formaram nosso grupo até a conclusão do curso, agradeço também ao meu amigo Paulo Barbosa da Costa da empresa SERPRO, por me enviar artigos sobre o assunto abordado, e por fim agradeço ao meu amigo da empresa PRODAM onde trabalhamos, Marcelo Sinisgalli Machado, pelo empréstimo do material literário para que eu pudesse enriquecer o Tema da minha Monografia.

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho a todos os meus familiares, primeiramente a minha esposa Ana de Lima Silva a quem sempre me apoiou em toda minha formação acadêmica e principalmente por estar sempre com nossos filhos Victor Galdino da Silva, Rafael Galdino da Silva e Júlia de Lima Silva, nesse período em que estive ausente.



Data da Aprovação: Banca Examinadora __________________________________ ___________________________________

RESUMO

Este estudo trata o grande crescimento entre os dispositivos portáteis e dos mais diversos tipos de periféricos que se utilizam da comunicação sem fio para as mais diversas finalidades de uso, dessa forma, proporcionando maior mobilidade, flexibilidade e praticidade. O mesmo crescimento está acontecendo com os computadores quando se trata de comunicação em rede a curta e longa distância. Com padrões para redes sem fio em total funcionamento para computadores, não podemos deixar de citar o padrão IEEE 802.16d que atende os requisitos de aplicações multimídias com uma maior largura de banda, restrições de atraso e atendimento a um grande número de usuários em longas distâncias. Este estudo apresenta também o padrão para redes sem fio metropolitanas fixo conhecido como 802.16d validado em julho 2004 e teve os seus primeiros equipamentos homologados em janeiro 2006 pelo laboratório Cetecom. Atualmente apresentamos como os principais fornecedores de equipamentos WiMax “Fixo” no Brasil as empresas: Aperto Networks, Alvarion, Redline Communications, Airspan e Siemens. Uma das grandes vantagens da tecnologia WiMax Fixo “ganhar mercado” no Brasil, é o fato de poder operar em bandas de freqüências Licenciadas (2,5 GHz e 3,5 GHz) e freqüências Não Licenciadas (5,8 GHz). Os principais interesses dos fornecedores de equipamentos WiMax no mercado brasileiro e a grande divulgação da tecnologia são: a recente certificação de alguns equipamentos destes fornecedores para o WiMax Fixo, as operadoras de telecomunicações que já possuem licenças na faixa de 3,5 GHz (Embratel e Brasil Telecom), e a banda de 2,5 GHz que foi o anúncio da regulamentação desta freqüência pela ANATEL em fevereiro de 2006, e também as operadoras que competiram pelo mercado disponível de licenças de 3,5 GHz do leilão que foi feito pela ANATEL (PRADO, 2007). A RFC para o padrão é definida como RFC 3344 e expandida nas RFC’s 3519, 3543, 3583, 3776, 3846, 3947 e 3963. Todo esse estudo é baseado em livros, matérias literárias, e artigos de autores com amplo conhecimento em Redes. Palavras-chave: WiMax, Banda Larga Sem Fio, IEEE 802.16d, Rede WiMax, Tecnologia sem Fio.

ABSTRACT

This study deals with the large growth between handheld devices and several types of devices that use wireless communications for many different purposes of use, thereby providing greater mobility, flexibility and practicality. The same growth is happening with the computers when it comes to communication network in the short and long distances. Standards for wireless networks to computers in full operation, we can not fail to mention the IEEE 802.16d standard that meets the requirements of multimedia applications with higher bandwidth, delay and restrictions attending to a large number of users over long distances. This study also presents the standard for wireless metropolitan 802.16d fixed known as validated in July 2004 and scored his first equipment approved in January 2006 by the laboratory Cetecom. Currently we present as the main providers of WiMax equipment "Fixed" companies in Brazil: Aperto Networks, Alvarion, Redline Communications, Airspan and Siemens. A major advantage of WiMax Fixed "make the market" in Brazil, is the fact that it can operate in licensed frequency bands (2.5 GHz and 3.5 GHz) and unlicensed frequencies (5.8 GHz). The main interests of the WiMax equipment suppliers in the Brazilian market and the large dissemination of technology are: the recent certification of some of these equipment suppliers for WiMAX Fixed telecom operators that are already licensed in the range of 3.5 GHz (and Brazil Embratel Telecom) and the 2.5 GHz band that was the announcement of the rules of this frequency by Anatel in February 2006 and also the carriers that competed for the available market of 3.5 GHz licenses in the auction that was made by Anatel (PRADO , 2007). The RFC for the standard is defined as RFC 3344 and extended in RFC's 3519, 3543, 3583, 3776, 3846, 3947 and 3963. This whole study is based on books, literary materials, and articles of authors with extensive knowledge in networks. Keywords: WiMax, Wireless Broadband, IEEE 802.16d, Network WiMax, Wireless Technology.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES/FIGURAS

Figura 1 - Linha do Tempo do WiMAX Móvel (802.16.e/2005) ............................................. 5 Figura 2 - Largura de Banda / Freqüência ................................................................................. 7 Figura 3 - Novo Plano de Uso Comercial dos 700 MHZ nos EUA ........................................ 14 Figura 4 - Velocidade de Banda .............................................................................................. 16 Figura 5 - Pyramid ................................................................................................................... 30 Figura 6 – Funcionamento da Conexão ................................................................................... 36 Figura 7 – Torre de Transmissão ............................................................................................. 37 Figura 8 – Escala de Rede ....................................................................................................... 39

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Implantação do WiMAX ........................................................................................... 8 Tabela 2 - Freqüências disponíveis .......................................................................................... 12 Tabela 3 - Receptores ............................................................................................................... 26 Tabela 4 - Pontos de acesso ...................................................................................................... 26

LISTA DE ABREVIATURAS

ATM Asynchronous Transfer Mode

BS Base Station

CPE Customer Premises Equipment

DES Data Encryption Standart

DHCP Host Configuration Protocol

DSL Digital Subscriber Line

FDD Frequency Division Duplexing

FDM Frequency Division Multiplexed

SEI Software Engineering Institute

FEC Forward Error Corrector

GPS Global Positioning System

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IP Internet Protocol

LAN’s Local Area Network

LMDS Local Multipoint Distributon System

MAC Media Access Control

MAN Metropolitan Area Network

MIMO Multiple-Input, Multiple-Output

NLOS Non Line of Sigth

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

PKM Privacy Key Management

RLC Radio Link Control

RSL Receive Signal Levels

SDU Service Data Unit

SISO Single-Input, Single-Output

SLA Service Level Agreement

SNMP Simple Network Management Protocol

SS Suscriber Station

TDM Time Division Multiplexing

TDMA Time Division Multiple Access

TFTP Trivial File Transfer Protocol

VLANS Virtual Local Area Network

Wi-Fi Wireless Fidelity

WiMax World Wide Interoperability of Microwave Access

SUMÁRIO Capítulo 1 ................................................................................................................................... 1 1.1. – Introdução ..................................................................................................................... 1 1.2. – As diferentes Normas ................................................................................................... 2 1.3. – A família 802.16 ........................................................................................................... 5 1.3. – Freqüências ................................................................................................................... 6 1.3.1 – Fixo e Móvel ............................................................................................................. 6 1.3.2 – Faixas de Freqüências e suas características de operação. ....................................... 7 1.3.3 – Eficiência Espectral .................................................................................................. 9 1.3.4 – Freqüência de 5,8 GHz ............................................................................................. 9 1.3.5 – Os 700 MHz na conexão WiMAX ......................................................................... 13

Capítulo 2 ................................................................................................................................. 15 2.1. - Portabilidade ............................................................................................................... 15 2.2. – As bandas .................................................................................................................... 15 2.3. – Empresas Operadoras ................................................................................................. 16

Capítulo 3 ................................................................................................................................. 18 3.1. – Infra Estrutura e Plataforma ....................................................................................... 18 3.2. – Características Técnicas do Padrão 802.16d .............................................................. 20 3.3. – Panorama entre as topologias ..................................................................................... 20 3.4. – Arquitetura da Pilha de Protocolos 802.16 ................................................................. 21

Capítulo 4 ................................................................................................................................. 25 4.1.– Custos .......................................................................................................................... 25 4.2.– Estágio atual e previsões para a implementação do WiMAX no mundo .................... 27 4.3.– Comparativo entre as tecnologias WiMAX e 3G ........................................................ 29 4.4.– Viabilidade de desenvolvimento do WiMAX ............................................................. 31 4.5.– Percepção atual do operador de WiMAX móvel ......................................................... 31 4.6.– Localização das melhores oportunidades para o WiMAX móvel ............................... 32 4.7.– Dados de Mercado - Quarto trimestre de 2007............................................................ 34

Capítulo 5 ................................................................................................................................. 36 5.1.– Como funciona o WiMAX .......................................................................................... 36 5.2.– A estrutura do WiMAX ............................................................................................... 38 5.3.– Vantagens e Desvantagens .......................................................................................... 41

Conclusão ................................................................................................................................. 43 Referências Bibliográficas ........................................................................................................ 45

1

Capítulo 1 1.1. – Introdução

WiMAX é um acrônimo para World Interoperability for Microwave Access. O

WIMAX é antes de tudo uma família de normas que define as conexões em banda larga1 em

via hertziana. É igualmente um nome comercial para estas normas. Em junho de 2001, sob

iniciativa da Intel e da Alvarion, houve a iniciativa para permitir a convergência2 e a

interoperabilidade em dois padrões de rede, antes independentes: HiperMAN, proposto na

Europa pelo ETSI (European Telecommunications Standards Institute), e o 802.16 do IEEE

(Institute of Electrical and Electronics Engineers), dos EUA.

Atualmente o padrão mais utilizado para a transmissão de dados através do ar é o

802.11, conhecido como Wi-Fi (Wireless Fidelity) que permite a comunicação em curtas

distâncias e com transmissão de dados de até 54Mbps. Este padrão é uma ótima solução para

redes locais conhecidas como LAN’s (Local Área Network), inclusive adotada em aeroportos,

hotéis, universidades e residências oferecendo conexão a Internet em sua área de cobertura.

Com a grande utilização da comunicação sem fio entre computadores e

dispositivos de rede nos mais diversos lugares, proporcionaram um grande crescimento em

pesquisas para a criação de um novo padrão que atendesse não apenas a uma área local, mais

que abrangessem toda uma área metropolitana ou WMAN (Wireless Metropolitan Area

Network).

Assim surgiu o padrão 802.16, conhecido como WiMAX (World Wide

Interoperability of Microwave Accesss), ou seja, banda larga sem fio em alta velocidade. É

uma evolução do Wi-Fi, mas ao contrário deste, permite taxas maiores de transmissão de

dados, aumento na área de cobertura, sendo uma alternativa mais econômica e viável, além

1 Banda Larga – Alta capacidade de conexão e transmissão de dados. 2 Convergência - Tendência de utilização de uma única infra-estrutura de tecnologia para prover serviços.

2

disso, fornece sinal de rádio em longas distâncias em um raio de 50 Km sem precisar da linha

de visada entre o emissor e o receptor, uma alta transmissão de dados de até 75Mbps e bandas

de freqüências que podem ser licenciadas ou não licenciadas. A transmissão do sinal sem

linha de visada só é possível com a modulação OFDM que aproveita as construções de uma

cidade para refletir os sinais até o seu destino.

Também é possível a utilização da modulação LOS que requer o caminho livre

para permitir uma transmissão eficiente, mas oferecendo um grande aumento na cobertura da

célula WiMAX. Nesse estudo serão abordadas as faixas de freqüências e suas características

de operação.

O WiMAX é sustentado pelo WiMAX Forum (www.wimaxforum.org), que tem

como missão principal garantir a compatibilidade e interoperabilidade3 entre os equipamentos

baseados no padrão IEEE 802.16, e é composto predominantemente por fabricantes de

equipamentos de chipsets. O WiMAX Forum é o equivalente ao Wi-Fi Alliance, responsável

pelo grande desenvolvimento e sucesso do Wi-Fi (wireless fidelity) em todo o mundo.

Por meio das funcionalidades suportadas pelo WiMAX, uma grande variedade de

serviços de banda larga sem fio será viabilizada, incluindo voz sobre IP (Voip) e vídeo sob

demanda.

1.2. – As diferentes Normas

Um dos objetivos da criação do WiMAX é a pesquisa da interoperabilidade, ela é

obtida pelas vias da normalização e da certificação e representa elemento chave do WiMAX,

como já foi verificado no Wi-Fi. A questão é crucial, pois o WiMAX é definido para uma

3 Interoperabilidade – Capacidade de comunicação de forma transparente com outro sistema, semelhante ou não.

3

larga banda de freqüência entre 2 e 66 GHz, que autoriza bandas, portabilidade4 e usos muito

variados.

Concebido inicialmente para a freqüência entre 11 e 66 GHz, o 802.16 passou a

incluir as bandas 2-11GHz, levando ao surgimento, em 2003, da 802.16a. Este padrão depois

foi atualizado para o 802.16-2004, e a rigor não se deveria mais falar sobre a versão 802.16a.

Conduzida pelo grupo de trabalho IEEE 802.16d, esta versão também é chamada de 802.16d.

Ao lado do 802.16-2004, temos igualmente o 802.16.2, padrão que definiu a

interoperabilidade entre todas as soluções 802.16 e as soluções que estão sob a mesma banda

de freqüência como o Wi-Fi.

Um novo padrão foi ratificado em dezembro de 2005, o WiMAX móvel 802.16e.

Este padrão definiu a possibilidade de uso das redes metropolitanas sem fio com os clientes

móveis na área de freqüência entre 2 e 6 GHz. O WiMAX móvel abre o caminho para a

telefonia móvel sobre o endereço IP ,ou mais amplamente, serviços móveis em banda larga.

Enfim, o padrão 802.16f, traz o equivalente das malhas de rede “Redes Mesh” do

Wi-Fi, onde se adiciona itinerário entre vários pontos de acesso.

Em geral, os padrões 802.16, 802.16a, 802.16b e 802.16c foram todos substituídos

pelo padrão 802.16-2004. Até antes do padrão 802.16d, IEEE 802.16 e ETSI HiperMAN

eram projetos separados. O padrão 802.16d unificou os dois projetos e foi usado como base

para o padrão WiMAX. Dessa forma, além de corrigir as especificações anteriores e unificá-lo

ao HiperMAN, o padrão 802.16d trouxe uma inovação importante que foi o uso de OFDM

com 256 portadoras.

Em resumo, a família 802.16 é muito genérica, pois tem o objetivo de satisfazer

necessidades diversas dos fabricantes. Para que fosse possível desenvolver soluções

4 Portabilidade – Programa que tem a capacidade de ser compilado ou executado em diferentes arquiteturas.

4

compatíveis, o escopo do padrão foi reduzido para que se chegasse a um consenso em relação

às especificações, e que as opções do padrão pudessem ser implementados5 e testadas por

interoperabilidade. O IEEE desenvolveu o padrão, mas deixou para os fabricantes a tarefa de

convertê-lo num padrão interoperável, e que pudesse ser certificado. O WiMAX Forum usa o

padrão como base para o padrão WiMAX. Em resumo: 802.16 especificam as camadas MAC

e PHY da interface aérea. O WiMAX Forum partiu dessas especificações da interface6 aérea

para definir WiMAX que abrange não somente a interface aérea, como também o restante da

rede.

5 Implementados – É o ato de transformar a necessidade de um utilizador ou de um processo em um produto. 6 Interface - Conjunto de meios planejadamente dispostos sejam eles, físicos ou lógicos com vista a fazer a adaptação entre dois sistemas.

5

1.3. – A família 802.16

IEEE 802.16d (802.16-2004): Revisa e corrigem alguns erros detectados nos

padrões 802.16, 802.16a e 802.16c e traz melhorias para poder suportar o 802.16e. Esta

norma utiliza as freqüências entre 2 e 11 GHz. Publicação de outubro de 2004.

IEEE 802.16e: Define a possibilidade de utilização das redes metropolitanas sem

fio com clientes móveis. Utiliza as freqüências entre 2 e 6 GHz. Publicação de dezembro de

2005.

IEEE 802.16f: Define a possibilidade de uso de redes sem fio Mesh. Publicação

de 22 de dezembro de 2004. Na verdade, Mesh já existia na especificação "d"e foi melhorada

na especificação "e". A especificação "f" trata dos MIBs para protocolo SNMP de

gerenciamento da rede WiMAX.

Figura 1 - Linha do Tempo do WiMAX Móvel (802.16.e/2005)

Fonte: http://www.e-thesis.inf.br Maravedis/2008

6

1.3. – Freqüências 1.3.1 – Fixo e Móvel

A freqüência utilizada atualmente é na faixa entre 2 e 11 GHz, mesmo sabendo

que o WiMAX funciona em outras freqüências de banda, citamos: a banda entre 2 e 66 GHz.

Para o WiMAX dito "fixo" ou "nômade" (802.16d ou 802.16-2004), a faixa de

freqüência está compreendida ente 2 e 11 GHz.

Para o chamado WiMAX "móvel" (802.16e) a faixa de freqüência está

compreendida entre 2 e 6 GHz.

O WiMAX recorre à multiplexação OFDM (Orthogonal Frequency Division

Multiplexing) e a OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Acess), um modo

OFDM que combina usuários tanto no domínio do tempo como no domínio da freqüência. O

OFDMA garante a disponibilidade de mais bits/hertz comparado com o OFDM. Esta técnica

consiste em transportar o sinal sobre múltiplas freqüências portadoras. Ela permite que a

conexão WiMAX atinja um rendimento espectral7 (ou uma maior quantidade de dados

transmitidos por Hertz) conseguindo ser duas vezes superior à conexão Wi-Fi).

7 Rendimento Espectral - Técnica de modulação em que a largura de banda usada para transmissão é muito maior que a banda mínima.

7

A largura de banda varia (entre 1,75 MHz e 20 MHz) em função das bandas de

freqüência.

Figura 2 - Largura de Banda / Freqüência

Fonte: http://www.e-thesis.inf.br 1.3.2 – Faixas de Freqüências e suas características de operação.

2,5 GHz - Esta é uma Freqüência licenciada, é também 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.

Alcance com Linha de Visada (LOS) = 18 – 20 Km

Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 9 – 10 Km

3,5 GHz - Esta é uma Freqüência licenciada, é também a freqüência disponível

para WiMAX no Brasil, utilizada pelas operadoras e prestadoras de serviço de

telecomunicações.



8

A maior parte das implantações de WiMAX no Brasil, ocorreu na faixa de 3,5

GHz.

A Tabela 1 apresenta as empresas que adquiriram blocos de freqüências em 3,5 GHz na

licitação n. 003/2002/SPV-Anatel, realizada em fevereiro de 2003.

Tabela 1 - Implantação do WiMAX

Fonte: http://www.teleco.com.br/wimax.asp

Assunto: 3G de 02/05/2010

5,8 GHz - Está é uma Freqüência NÃO-licenciada, é também uma 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.



9

10,5 GHz - Está é uma Freqüência licenciada, também não existem ainda

equipamentos de WiMAX para cobertura desta freqüência. O principal motivo é a

necessidade de micro células, pois o poder de cobertura em grandes distâncias nesta

freqüência é baixo.

1.3.3 – Eficiência Espectral

As taxas de freqüência entre 6 a 54 Mbps suportadas em um canal de 20 MHz em

um sistema 802.11a ou em um sistema 802.11g resultam em uma eficiência espectral8 entre

0,24 e 2,7 bps/Hertz. A eficiência espectral em conexão WiMAX pode chegar a até 5

bps/Hertz. Entretanto, a eficiência diminui à medida que a velocidade aumenta. Portanto, seria

mais realista dizer que a conexão WiMAX suporta uma eficiência espectral de 3,5bps/Hertz.

(extraído do artigo "WiMAX versus Wi-Fi: A comparison of Technologies, Markets and

Business Plans", de Michael F. Finneran).

1.3.4 – Freqüência de 5,8 GHz

Alguns operadores implementam atualmente equipamentos pré-WiMAX na banda

não-licenciada de 5GHz e, mais precisamente, sobre a freqüência de 5,8GHz. Esta solução

pode ser interessante do ponto de vista econômico para as zonas rurais e/ou com baixa

densidade populacional e onde a concorrência para o uso das freqüências é limitada.

No entanto, a utilização de bandas exploráveis sem licença para serviços pagos

tem seu risco. Em geral, tais serviços devem suportar interferências provenientes de outros

usos sem licença, que podem perturbar as transmissões ou torná-las mais lentas. Os serviços

propostos às empresas e usuários podem assim ter importantes quedas de velocidade ou serem

8 Eficiência Espectral - Técnica de modulação em que a largura de banda usada para transmissão é muito maior que a banda mínima.

10

totalmente interrompidos, na presença de sistemas desenvolvidos por novos operadores que

utilizem as mesmas freqüências.

Supondo-se que um fornecedor de acesso sem fio em zona rural escolhe

comercializar seus serviços em 5.8GHz, um de seus concorrentes pode desenvolver um

equipamento idêntico na mesma banda e provocar, assim, interferências. Em certos mercados,

o primeiro entrante ocupa o espectro explorável sem licença, partindo do princípio que

eventuais concorrentes renunciarão a segui-lo, como medo de criar muita interferência. Se

vários operadores concorrentes são livres para utilizar as mesmas freqüências, a presença de

um primeiro operador dissuade9 a chegada de outros e desencoraja todo investimento numa

infra-estrutura concorrente.

Esta situação deve ser levada em conta pelos reguladores, que devem zelar pelo

desenvolvimento de uma cobertura inicial e favorecer a concorrência, dois objetivos

antagônicos. Autorizar os operadores de redes rurais a usar freqüências sem licenças favorece

a extensão da cobertura às áreas não servidas. O essencial é reduzir barreiras de entrada para o

primeiro operador do mercado, à medida que este não tem que suportar nenhum custo para a

exploração das freqüências.

Em contrapartida, assim que o espectro10 for ocupado por um prestador, a chegada

de outros operadores deverá ser mais custosa. De fato, estes últimos podem escolher de

implementar seus serviços nas mesmas freqüências, com a possibilidade de uma baixa

importante da qualidade no serviço para os dois operadores, ou optar por freqüências

licenciadas. Nas zonas urbanas, operadores com fio (DSL, cabo etc.) concorrem para oferecer

acesso em banda larga. Ao contrário, na zona rural, a única escolha, geralmente, é um só

fornecedor sem fio.

9 Dissuadir – Ato de inibir a presença de outros. 10 Espectro – Distribuição de serviços relacionados ao domínio das freqüências.

11

Outro elemento que deve ser levado em conta para a exploração das freqüências

sem licença, é que as agências reguladoras em geral limitam a potência da emissão autorizada

sobre elas. Esta limitação é particularmente importante na banda de 5.8 GHz, onde uma

potência mais elevada precisa compensar a perda de propagação associada às altas

freqüências.

Obviamente, segundo alguns especialistas, as freqüências mais baixas (VHF e

UHF) são mais bem adaptadas às zonas rurais que a banda de 5.8 GHz, em razão de suas

características de propagação. Este argumento suscitou interesse pela adaptação de uso de

banda larga sem fio nas freqüências de TV mais baixas e inutilizadas (o caso dos 700 MHz).

Nada impede que o governo adote esta banda de freqüência para projetos de

inclusão social, sendo ele o único ator de zonas rurais, onde projetos sociais são

imprescindíveis, já que é complicada a concorrência, neste segmento, entre a iniciativa

privada.

Alguns fornecedores que atuam nesta freqüência: A BreezeACCESS; Airspan;

Fujitsu; Texas Instruments, Wavesat, e a Zirok, que produzem antenas, cartões de PCs,

modems etc.

Contudo, não podemos deixar de citar que a Anatel destinou também a faixa de

10,5 GHz para aplicações de Banda Larga Wireless (BWA) no Brasil (Resolução nº 307, de

14/08/02). Esta faixa pode ser utilizada com sistemas proprietários, pois o WiMAX não está

sendo padronizado para esta faixa de freqüência.

12

As licitações de blocos de freqüência para 3,5 GHz realizadas pela Anatel têm

incluído também blocos de freqüência em 10,5 GHz.

A Tabela 2 exibe as Freqüências disponíveis para WiMAX no Brasil.

Tabela 2 - Freqüências disponíveis

Fonte: http://www.teleco.com.br/wimax.asp

Assunto: 3G de 02/05/2010

13

1.3.5 – Os 700 MHz na conexão WiMAX

A abertura do espectro de freqüência nos 700 MHz, liberado pelo

desaparecimento da transmissão para TV analógica (em 2009 nos EUA), e com previsão para

2016 no Brasil, abre um novo debate. De um lado, a White Space Coalition (WSC), que

agrupa algumas grandes indústrias, deseja propor uma solução que utilize estas freqüências de

TV analógica para fornecer o acesso à internet sem fio. A Microsoft e a Phillips realizaram

protótipos11 com esta finalidade. A banda é suscetível de variar fortemente segundo as áreas

de cobertura, já que é ligada ao número de canais alugados à difusão de programas de TV.

Os Estados Unidos desejam, de sua parte, criar uma nova rede sem fio com

características superiores à conexão Wi-Fi e a conexão WiMAX, que não apresentaria

nenhuma interrupção entre os estados. Os equipamentos deverão ser interoperáveis. A idéia é

que os serviços públicos de emergência disponham de uma comunicação em caso de

catástrofes, sendo o conjunto de espectro de freqüências dos 700 MHz alugados às equipes de

intervenção para melhorar sua coordenação. Esta nova rede, que começou a ser delineada

após a licitação da maioria das bandas em 700 MHz, concluído em fevereiro 2008, poderá ser

orientada a partir de uma parceria público-privada (provavelmente na Band B, que não teve

lotes adquiridos nesta fase). Contudo, o problema de financiamento se mantém problemático.

Não há nenhuma solução que dispense as taxas de funcionamento da parte alugada aos

serviços públicos. O custo de instalação desta rede dos EUA está estimado em

aproximadamente US$ 12 bilhões, e de momento, a questão está em aberto.

O acesso aos 700 MHz será um ganho importante para melhorar a cobertura sem

fio e incentivar outros operadores a escolher o WiMAX, agora classificado como norma do

IMT2000, no mesmo nível que 3G/UMTS ou CDMA2000.

11 Protótipo - Produto que ainda não foi comercializado, mas está em fase de testes ou de planejamento.

14

O WiMAX indica que seus membros estão em fase de especificação técnica para

suporte a banda dos 700MHz. Trata-se de um esforço quanto ao aumento de força da 3G/LTE

que se beneficia de sustentação massiva da indústria de telecom e para a qual os principais

fabricantes já apresentaram soluções completas durante o evento Mobile World Congress.

Figura 3 - Novo Plano de Uso Comercial dos 700 MHZ nos EUA

Fonte: http://www.e-thesis.inf.br Maravedis/2008

15

Capítulo 2 2.1. - Portabilidade

“A portabilidade, as bandas e, sobretudo, a necessidade de estar em linha de

visada (LOS, line of sight) a partir da antena emissora, depende da banda de freqüência

utilizada na modulação OFDM." Na banda entre 10-66GHz, as conexões se fazem em linha

de visão (LOS), enquanto que sobre a faixa entre 2-11GHz, o NLOS (non line of sight) é

possível, principalmente graças à utilização da modulação OFDM. A NLOS é possível

exatamente pela freqüência ser mais baixa. Tudo tem a ver com o fenômeno físico de

propagação de ondas eletromagnéticas e a dissipação que ocorre com a onda eletromagnética

no ar. Se a freqüência é maior, o comprimento da onda é menor, o que a torna mais suscetível

a interferências tão simples como gotas de chuva. Além disso, o aumento da freqüência exige

transmissão concentrada. Dessa forma, podemos entender que não é possível realizar

transmissão onidirecional na faixa de 10 GHz.

2.2. – As bandas

Em teoria, a conexão WiMAX é capaz de emitir sobre um raio de cerca de 50 Km,

com banda até 70 Mbps. Em exploração, as operadoras constatam atualmente uma banda real

de 12 Mbps sobre 20 Km.

Quanto a conexão WiMAX móvel, as bandas oscilam nos 30Mb sobre 3 Km.

Porém, estas são as velocidades de bandas teóricas. Podemos citar a Sprint Nextel,

que constrói uma das principais redes de WiMAX móvel do mundo, pretendendo fornecer

WiMAX móvel a no máximo 4 Mbps.

16

Figura 4 - Velocidade de Banda

Fonte: http://www.e-thesis.inf.br

De qualquer forma, a questão de banda sempre será motivo de debate para a

tecnologia WiMAX, já que o canal pode ter vários tamanhos distintos, bem como outros

fatores comuns a qualquer propagação sem fio, como também, a distância do aparelho até a

radiobase. Há indicações de que a Empresa Neovia, consórcio brasileiro, está homologando a

conexão WiMAX móvel entre 1 e 3 Mbps.

2.3. – Empresas Operadoras

A Embratel (Empresa do grupo mexicano Telmex) investiu cerca de R$ 1.048 bi,

ou seja, aproximadamente US$ 600 milhões, para oferecer internet em banda larga em rede

WiMAX no país, em abril de 2008. Além das cidades da Região Sul, a operadora oferece

também os serviços nas cidades de São Paulo, Rio de Janeiro, Belo Horizonte, Campinas,

Campo Grande, Brasília, Salvador Recife e Fortaleza. A meta final é atingir todas as capitais

brasileiras e, em seguida, montar uma rede nacional de WiMAX.

A Embratel, junto a Brasil Telecom, já dispõem de licenciamento de uso da

freqüência de 3,5GHz, de WiMAX nômade, o que as permitem oferecer, já, no país, serviços

de banda larga sem fio nesta tecnologia. Para oferecer serviços em WiMAX móvel no

entanto, elas terão que disputar o leilão das sobras das bandas em freqüência de 2,5GHz, cuja

data ainda será definida pela Anatel.

17

A Anatel, através do ato 67.860 de 09/10/2007 expediu autorização para a BrT

implementar o WiMAX na freqüência de 3,5 GHz na cidade de São Paulo por um prazo de 6

meses.

A TVA, operadora de TV por assinatura que já fornece serviços de banda larga e

VoIP através da sua rede de TV a cabo, pretende utilizar as freqüências de MMDS para

implantar uma rede WiMAX. Em 2006, a TVA em parceria com a Samsung, fizeram a

implantação de uma rede WiMAX por um determinado período de tempo, no padrão IEEE

802.16e, nas cidades de São Paulo – SP e em Curitiba - PR. Com os bons resultados que

obtiveram na parceria, as empresas assinaram em março de 2007 acordos de implantação de

redes WiMAX, no padrão IEEE 802.16e, para São Paulo, com a Nortel, e para o Rio de

Janeiro, com a Motorola, cidades em que a TVA possui licença de uso de todo o espectro na

faixa de freqüência de 2,6 GHz.

A Anatel através dos Atos 66.816, 66.819 e 66.824 de 28/08/2007 prorrogou o

prazo para a TVA dar continuidade à avaliação relativa ao sistema de transmissão e recepção

de sinais, utilizando a bidiracionalidade de canais na tecnologia WiMAX.

A Embratel lançou em abril/08, o primeiro serviço comercial em WiMAX para

pequenas e médias empresas, utilizando a freqüência de 3,5GHz.

18

Capítulo 3 3.1. – Infra Estrutura e Plataforma

Equipamentos: o primeiro produto certificado em WiMAX (802.16d) foi

desenvolvido pela Intel. Trata-se da interface em banda larga Pro/Wireless 5116, um chip

capaz de tratar os sinais do WiMAX. Esta plataforma12 só ficou disponível a partir de abril de

2005. Ela é destinada aos fabricantes que desejavam fornecer no futuro, produtos de

equipamentos WiMAX.

Devemos considerar que existiam poucos produtos certificados para WiMAX,.

Como efeito, o processo de certificação teve vários meses de atraso, por esse motivo, o

processo de certificação só começou em julho de 2005, e os primeiros produtos certificados

em WiMAX apenas começaram a estar disponíveis somente no final de 2006.

No caso dos produtos em WiMAX móvel (802.16e), estes foram certificados

somente a partir de janeiro de 2009, disponibilizando os seguintes equipamentos de infra-

estrutura:

Em 2,5GHz:

São quatro estações de base e seis terminais provenientes de oito fabricantes

(Airspan, Alvarion, Beceem, Intel, Motorola, Samsung, Sequans e ZyXEL).

Em 3,5GHz:

Alvarion Alcatel-Lucent e Huawei tiveram suas estações de base certificadas pelo

WiMAX Forum: 9710 Compact Base Station (Alcatel) BreezeMAX (Alvarion). A DBS3900

WiMAX Wave 2 (da Huawei) e a B9100+R9100 WiMAX (da ZTE) receberam Wave2

Qualification Certification em 3.5GHz.

12 Plataforma - Tecnologia empregada em determinada infra-estrutura de Tecnologia da Informação.

19

WiMAX 16e RRU (Remote Radio Unit) - para redução de 50% do número de

estações de base. Estes equipamentos estão baseados na tecnologia de múltiplas antenas

(BF4*8) usa MIMO.

Chipsets

MS120 Mobile WiMAX - Becem - Baseado no IEEE 802.16e. Inclui as

funcionalidades Physical Layer (PHY) e Media Access Control (MAC). Com RISC

embarcado.

Intel Centrino

Família UMobile - "Panther" - da Wavesat: suporta todas as características de

WiMAX Wave 2.

Dispositivos

Smartphone T8290: é o primeiro terminal móvel da HTC compatível com a norma

de WiMAX móvel (802.16e-2005). Sua tela é grande e tátil, e é compatível com redes

WiMAX e GSM, este dispositivo foi adotado na rede Yota, de WiMAX móvel da Rússia.

Desktop CPEi 750 e o cartão para PC PCCw 200 da Motorola, compatíveis com o

padrão 802.16e e preparados para Wave 2.

Os adaptadores de rede sem fio, Intel PRO/Wireless e o WiFi Link Drivers

12.1.2.1, operam em freqüência de 2.5GHz para a conexão WiMAX e entre 2.4GHz e 5.0GHz

para a conexão WiFi.

O Samsung SWD-M100 Mondi, anunciado na CTIA Wireless, com o Windows

Mobile, trabalha na rede WiMAX móvel da Clearwire. Com tela de 4.3 polegadas, também

inclui uma câmera de 3 Megapixel, módulo Bluetooth 2.0+EDR e conectividade Wi-Fi e

WiMAX.

20

3.2. – Características Técnicas do Padrão 802.16d

O padrão 802.16d, definido em 2001 e aprovado no ano de 2002, determinando a

especificação de redes metropolitanas sem fio.

Por ser caracterizado por suas altas taxas de transferências de dados transmitindo

em bandas licenciadas e não licenciadas, suporta centenas de estações estacionárias de

usuários e pode utilizar a tecnologia ponto-multiponto como também a ponto-a-ponto e a

mesh.

O protocolo MAC (Camada de Acesso ao Meio) que é utilizado pelo padrão

802.16 suporta vários tipos de protocolos para trafego, inclusive a tecnologia ATM

(Asynchronous Transfer Mode) como também protocolos que são baseados em pacotes,

suportando de forma eficiente quaisquer tipos de trafego. Outro diferencial desta tecnologia é

o suporte de qualidade de serviço (QoS) e por ser totalmente orientado a conexões a fim de

garantir qualidade de serviço na comunicação.

O mecanismo de requisição e de concessão de largura de banda foi projetado para

ser escalonável13, eficiente e auto-corretivo, sem perder a eficiência (EKLUND, 2006).

3.3. – Panorama entre as topologias

Ponto multiponto: Essa é a primeira topologia14 desenvolvida para as redes

WiMAX. Permite apenas a comunicação entre a estação base e as estações assinantes, ou seja,

toda comunicação de uma estação de assinante passa sempre pela estação base.

A topologia ponto-multiponto é mais barata, pois reduz a complexidade e a

necessidade de equipamentos mais sofisticados (roteadores e comutadores) nas estações dos

13 Escalonável - Camada de arquitetura, normalmente mantida em um servidor específico para tornar-se mais escalonável e independente. 14 Topologia – Identifica como é o layout ou aparência de uma rede de computadores.

21

assinantes. Em resumo, a topologia PMP é bastante semelhante a uma rede de telefonia

celular, com a exceção de que por enquanto os assinantes são fixos.

Multiponto a multiponto: Na topologia mesh (malha), o tráfego pode ser com

roteadores através das estações assinantes, passando diretamente entre elas sem passar pela

estação base, ou seja, cada estação funciona como um “nó repetidor”, distribuindo tráfego

para as estações vizinhas. Uma SS pode se conectar a uma ou mais SS intermediárias, até

atingir a BS. Neste caso, trata-se de uma rede multihop, que permite uma variedade de rotas

entre o núcleo da rede e qualquer estação assinante.

Devido às limitações de linha de visada, em grandes cidades, torna-se difícil

atender a todos os clientes de forma abrangente. Para aumentar à quantidade de usuários, sem

acrescentar novas BSs (de custo elevado), a topologia mesh surge como uma alternativa para

este problema.

3.4. – Arquitetura da Pilha de Protocolos 802.16

A pilha de protocolos do padrão 802.16 é semelhante às outras pilhas de outros

padrões 802, só que possui uma característica diferente, ela possui um maior número de

subcamadas. A estrutura da pilha de protocolos do padrão 802.16 é formada pela camada

física (PHY) e pela camada de acesso ao meio (MAC).

A camada física que é a camada inferior provê vários tipos de serviços como:

Espectro de freqüência, Modulação, Técnicas de correção de erros, Sincronização entre o

emissor e o receptor, Taxa de dados e Multiplexação.

A camada física define vários tipos de modulação15 que se diferem na distância

entre o emissor e o receptor como também o problema com relação entre sinal/ruído.

15 Modulação - É o processo no qual a informação a transmitir numa comunicação é adicionada a ondas eletromagnéticas.

22

Acima da camada física encontram-se as funções da camada (MAC):

_ Transmissão de Dados

_ Controle de acesso ao meio

Por serem funções de serviços oferecidos aos usuários, estes são agrupados dentro

da camada de acesso ao meio (MAC). O protocolo MAC define como e quando acontecerá o

início da transmissão do canal tanto da estação base para os assinantes, como ao contrário.

Quando ocorre a transmissão da estação base para os assinantes, que são os

usuários finais (downlink), só existe um transmissor que é a estação base, então temos um

protocolo MAC relativamente simples. Quando a transmissão é o inverso, no caso dos clientes

para a estação base (uplink), a situação muda um pouco pela existência de múltiplos

assinantes que competem pelo acesso, resultando assim em um protocolo mais complexo.

As três subcamadas MAC estão divididas em:

Segurança: Essa sub-camada fornece segurança e privacidade aos assinantes da

rede wireless através da encriptação16 das conexões entre a SS (suscriber station) e a BS (base

station). Ela provê também uma forte proteção contra roubo de serviços. A BS protege contra

acessos não autorizados aos serviços de transporte de dados forçando a encriptação dos

serviços de fluxo através da rede.

16 Encriptação - É o processo de transformar a informação original em códigos, usando um algoritmo, de modo a impossibilitar a sua leitura.

23

Dentre as principais funções desempenhadas pela sub-camada de segurança estão:

_ Sigilo de informações.

_ Autenticação e autorização.

_ Troca de chaves.

_ Certificação digital.

Convergência Comun: Esta sub-camada inclui as funcionalidades comuns de

adaptação necessárias aos possíveis clientes da rede WiMAX. Estas funcionalidades são

comuns porque são as mesmas para todas as tecnologias cliente, que realiza a comunicação

com as interfaces superiores e se encontra acima da subcamada parte comum que realiza as

funções-chave da MAC.

Dentre as principais funções desempenhadas pela sub-camada CPS estão:

_ Escalonamento e alocação dinâmica de recursos de transmissão.

_ Estabelecimento e manutenção de conexões.

_ Suporte à topologia da rede.

_ Controle de acesso e resolução de contenções.

_ Construção e transmissão do MAC PDU.

_ Suporte à retransmissão.

_ Suporte à camada física.

_ Suporte ao ajuste adaptativo das técnicas de transmissão digital em função do meio de transmissão (Ranging).

_ Inicialização das estações.

_ Suporte ao multicast.

_ Suporte à qualidade de serviço.

24

Convergência Específica: é orientada a conexão. Todos os serviços, incluindo os

inerentemente sem conexão, são mapeados para uma conexão. Isto provê um mecanismo para

requisitar largura de banda, associando parâmetros de QoS e tráfego, transportando e

monitorando com os roteadores, dados para a subcamada de convergência apropriada e todas

as outras ações associadas com as condições contratuais do serviço.

Esta subcamada inclui as funcionalidades específicas de adaptação necessárias aos

possíveis clientes da rede WiMAX. Estas funcionalidades são ditas específicas porque

diferem para cada tecnologia cliente. Atualmente, apenas duas especificações da subcamada

de convergência (CS) estão disponíveis: a ATM CS e a Packet CS:

ATM CS: Interface lógica que associa diferentes serviços ATM com a subcamada

de convergência comum da MAC.

Packet CS: É usada para o transporte de todos os protocolos baseados em pacotes

tais como: IP, PPP e Ethernet.

25

Capítulo 4 4.1.– Custos

Em tempo passado, o custo elevado dos equipamentos móveis de longa distância

da geração precedente, como LMDS (Local Multipoint Distribution System) e MMDS

(Multichannel Multipoint Distribution System), transformam-nas em tecnologias de nicho.

Um equipamento em MMDS, aquisição em pequenas quantidades, custa aproximadamente

US$ 4 mil por unidade e a estação de base US$ 100 mil. O WiMAX Forum mantém, via

padronização, que os preços do WiMAX se mantenham baixos para facilitar sua adoção.

É difícil estimar custos de equipamentos antes da implementação da tecnologia,

mas existem algumas informações disponíveis que ajudam a definir uma estimativa

aproximada do custo final. E, em comparação, os chamados equipamentos pré-WiMAX são

bem mais acessíveis para o usuário final. Em tempo passado, o equipamento de assinantes da

Motorola, citado como exemplo, está avaliado em US$ 300. Estimativas de custos de

implementação também foram realizadas. A In-Stat avaliou o custo de construção da rede

nacional de WiMAX nos EUA em US$ 3 bilhões, em equipamentos, antenas, sites, mão de

obra e taxas de instalação. A Sprint Nextel avalia a rede nacional que implanta nos Estados

Unidos, no mesmo período por aproximadamente US$ 5 bilhões.

Devemos considerar que, os custos de freqüência podem ou não desempenhar um

papel importante no custo global da rede. Alguns operadores utilizarão equipamentos que

usem freqüências exploráveis em banda não-licenciada, sobretudo em áreas rurais e isoladas.

Ao contrário, os custos podem ser muito elevados para aqueles que optarão por bandas

submetidas à concessão de licenças. Os responsáveis dos governos tentam, em geral, evitar

que o custo elevado de uma licença de exploração de freqüência, limite a capacidade de um

novo entrante em financiar a implementação de sua infra-estrutura física.

26

Em muitos países, o preço das licenças nacionais é relativamente baixo. Há

muitos países também que buscam utilizar bandas de freqüências adquiridas para outras

licenças sem fio fixas ou para tecnologias de rádios móveis de geração precedente. A

flexibilidade da política local de alocação do espectro, em cada país, pode ser importante para

manter os custos em nível baixo.

A Tabela 3 exibe os receptores e o custo público

Tabela 3 - Receptores

Receptores WiMAX Custo Público

Terminal de Cliente Fixo Entre US$ 200 à US$300

Modem PC Card WiMAX para acesso nômade.

US$ 100

Fonte: http://www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/secoes/wimax/resumo.html

Assunto: WiMAX de 15/06/2010

A Tabela 4 exibe os pontos de acesso e o custo para as operadoras

Tabela 4 - Pontos de acesso

Pontos de Acesso WiMAX Custo para as Operadoras

Estação de base para cobertura local US$ 5 mil

Estação de base para cobertura estendida Entre US$ 20 mil à US$ 30 mil

Fonte: http://www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/secoes/wimax/resumo.html

Assunto: WiMAX de 15/06/2010

Devemos considerar que, contrariamente ao Wi-Fi, a utilização da tecnologia

WiMAX precisa de obtenção de licença junto aos órgãos reguladores. No Brasil, este órgão é

a Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel). A Anatel colocou vários entraves aos

pequenos provedores conforme TERMO PVST / SPV N.º 094/2005 da Anatel (SCM).

27

4.2.– Estágio atual e previsões para a implementação do WiMAX no mundo

Em tempo passado, aproximadamente no início de 2005, o WiMAX evoluiu

solidamente, sua padronização está completa, o ecossistema de fornecedores e operadores

aumentam uniformemente. Numa avaliação realizada pelo Pyramid Research, 78% dos

operadores consideram a possibilidade de investir em WiMAX.

No entanto, as discussões em torno do WiMAX móvel voltam-se constantemente

à comparação de uma tecnologia em sua etapa inicial até outra fase evolutiva, que ainda não

existe. A despeito deste obstáculo, o Pyramid Research acredita que a promessa do WiMAX é

um fato real. No estudo The WiMAX Value Proposition: Capex, Opex, Performance, a

consultoria analisa o negócio do WiMAX em comparação com as tecnologias 3G.

A perspectiva era de que aproximadamente em 2009, seriam cerca de 14,9

milhões de usuários usando WiMAX como banda larga padrão, em casa ou no trabalho, de

acordo com o estudo “WiMAX - A Market Update (2006-2007)”, da consultoria RNCOS.

A adoção em massa dará ao WiMAX penetração de 63% entre os serviços de

banda larga, e oferecerá às operadoras faturamento de 13, 8 bilhões de dólares mundialmente

apenas com serviços, segundo a mesma pesquisa.

Uma das grandes incentivadores da adoção do WiMAX, nos Estados Unidos, é a

operadora norte-americana Sprint, que anunciou na época investimentos da ordem de 4

bilhões de dólares da primeira rede WiMAX em larga escala no mundo.

Segundo o acordo, a Sprint inauguraria sua rede com padrão de WiMAX móvel

no final de 2007 e que faria parcerias com Intel, Motorola e Samsung para que o hardware de

acesso atingisse aproximadamente 100 milhões de usuários em 2008.

28

O que realmente faltava para o mercado mundial era uma rede operacional com

grandes investidores estruturais com a finalidade de provar que o WiMAX funcionava muito

bem.

Obviamente, quando a rede estivesse completamente sedimentada17, o mundo

inteiro iria copiar, afirmava o consultor de telecomunicações, Ronaldo Miranda. Além do

primeiro serviço comercial móvel, o investimento da Sprint impulsiona um dos fatores-chave

para o sucesso do WiMAX no mercado mundial: a escala.

O mercado brasileiro não se diferencia do mercado mundial, com uma pequena

diferença, o país está esperando a licitação da Anatel para as faixas de 3,5 GHz e 10, 5 GHz

para começar a investir pesado na tecnologia.

Atualmente, o mercado brasileiro de WiMAX foi razoável, mas muitos

provedores estão se mobilizando atrás deste investimento, afirma Brendam Conroy, da

empresa de telecomunicações IDC.

Estima-se que o mercado brasileiro deverá ter aproximadamente 768 mil

assinantes de WiMAX até o final de 2010, de acordo com o estudo da consultoria Maravedis.

No mundo, de acordo com a pesquisa da Rethink Research, os gastos mundiais com WiMAX

foram estimados em aproximadamente 655 milhões de dólares no ano de 2006, e a previsão

para o ano de 2009 foi de aproximadamente 7,36 bilhões de dólares.

Um fator muito importante para o mercado brasileiro é que a oficialização do

WiMAX no Brasil poderá impulsionar o setor, ou seja, impulsionar o mercado brasileiro de

componentes. SanMiguel, do Gartner, afirma que o pioneirismo brasileiro para a

implementação de WiMAX pode trazer investimentos para a fabricação de hardware no País.

Essa é uma grande chance para a indústria de hardware e aplicações para WiMAX, será muito

17 Sedimentada - refere-se ao cojunto de características específicas que já estão estruturadas ou sólidas.

29

importante para o mercado brasileiro, superando até os investimentos das operadoras, afirma

Conroy, da empresa de telecomunicações IDC.

Estima-se, ao contrário dos gastos dos grandes players, que se focarão em áreas já

estabelecidas, o investimento em hardware poderá potencializar o setor de componentes,

abrindo espaço no País até para futuros incentivos na instalação de fábricas internacionais no

Brasil. A consultoria Maravedis estima que o mercado de hardware para redes WiMAX

deverá atingir 300 milhões de dólares em 2010, “o que torna o Brasil um país chave para os

fabricantes de componentes”, afirma o estudo. Já existem empresas que querem se candidatar

a fabricar componentes no Brasil. No futuro, podemos fabricar os modems WiMAX no País

para aumentar a escala, afirma Eduardo Prado, consultor de telecomunicações e co-autor do

estudo da Maravedis.

A tendência é que o mercado brasileiro de hardware para WiMAX possa seguir os

mesmos passos da telefonia celular. O Brasil atualmente é um pólo de exportação de

celulares, e a perspectiva do mercado é que por esse motivo, possa acontecer o mesmo com os

produtos de WiMAX.

4.3.– Comparativo entre as tecnologias WiMAX e 3G

Estudos e debates entre operadores na Coréia do Sul, sugere que o WiMAX

fornece atualmente níveis de performance semelhantes às disponíveis em outras redes em

banda larga. Isto pode ser porque a tecnologia está nos seus estágios iniciais e irá comprovar o

fato a tempo. No final das contas, WiMAX e 3G estão dirigidos na mesma direção de

arquitetura de rede all-IP - mas há uma batalha para saber quem chegará primeiro.

Segundo o Pyramid, figura abaixo, é inadiável a decisão quanto há, se os custos de

infra-estrutura e desenvolvimento serão semelhantes aos da 3G. A redução do Capex pode ter

sua importância diminuída em relação às possíveis vantagens de escala e espectros de

30

radiofreqüência mais baixos. Já em relação ao OPex, as redes de WiMAX devem ter taxas

menores de exploração, em termos de custos de aquisição, o 3G deveria ser o vendedor claros,

em razão de suas vantagens substanciais de escala.

Figura 5 - Pyramid

Fonte: http://www.e-thesis.inf.br

31

4.4.– Viabilidade de desenvolvimento do WiMAX

Os operadores e os players alternativos são os maiores segmentos a desenvolver

WiMAX móvel para acesso em banda larga até agora. No mercado de WiMAX móvel, tanto a

KT quanto a SK Telecom da Coréia do Sul implantaram redes de acesso móvel em banda

larga em áreas específicas. Além disso, a Sprint Nextel também desenvolveu sua rede de

WiMAX móvel que tinha como perspectiva de atender a 100 milhões de norte-americanos no

ano de 2008. A BT do Reino Unido esperava ser um dos licenciados na nova oferta de

espectro de 2,5 GHz por parte da Ofcom, que ocorreu em 2008. Este espectro servirá para o

desenvolvimento de serviços de WiMAX eficientes, e dará à principal operadora britânica a

capacidade de competir com companhias como a Vodafone, em serviços triple-play.

Companhias de cabo mundiais também avaliam seriamente a aquisição de

espectro para distribuir seu conteúdo em dispositivos móveis. Embora o WiMAX expanda-se

numa geografia crescente, os principais cases de desenvolvimento do padrão existem para

aqueles operadores que têm licenças de espectro e aos operadores fixos que não dispõe de

ofertas móveis.

4.5.– Percepção atual do operador de WiMAX móvel

Os operadores fixos encaram o WiMAX como concorrente potencial da 3G e

acreditam que seu primeiro condutor de sucesso será o baixo custo dos dispositivos. Os

operadores acreditam que o sucesso do WiMAX possa vir de sua capacidade em maior

largura de banda. Fabricantes como a Samsung, Nortel Networks, Alcatel-Lucent e Nokia

Siemens Networks estão envolvidos, globalmente, em projetos de WiMAX móvel.

Companhias envolvidas na implementação de serviços em banda larga

proprietários, como Alvarion e Proxim, também desenvolvem plataformas de WiMAX.

32

Provedores de chipsets como Wavesat, Runcom Technologies e Beceem Communications

projetam chips OFDMA e testam sua interoperabilidade com as soluções dos vendedores.

Os aparelhos dual-mode também deverão ser muito populares no desenvolvimento

de WiMAX, conseqüentemente os aparelhos GSM/OFDM e CDMA/OFDM dominarão o

mercado de aparelhos que utilizam essa tecnologia.

4.6.– Localização das melhores oportunidades para o WiMAX móvel

Segundo a Maravedis, na 4ª edição de seu estudo Worldwide Market Trends, o

mercado de equipamentos para acesso em banda larga fixa/portátil sem fio (sub-11 GHz),

mais do que dobrou nos últimos dois anos. Ele cresceu para US$ 1,2 bilhão em 2007, aumento

significativo em relação aos US$ 562 milhões em 2005. O WiMAX é uma parte importante e

de alta visibilidade do ambiente fixo/portátil e, certamente, ganha importância, como

demonstra o recente anúncio da implementação da BSNL na Índia e sua inclusão na visão da

Sprint sobre 4G. Como nunca antes, o mercado de implementações de WiMAX fixo se

mantém diverso e inclui tecnologias concorrentes como DOCSIS, TD-CDMA e equipamentos

proprietários como Canopy da Motorola.

Apesar de ter duplicado o mercado de BWA, o sucesso mundial do WiMAX ainda

depende da formação de massa crítica tanto nos mercados sub-atendidos quanto nos

desenvolvidos. Especificamente, um alto volume de produção de chips, antenas e outros

componentes devem acontecer. Isto vai derrubar o preço estrutural da cadeia de abastecimento

de produtos WiMAX em aumentar o mercado. Contudo, o preço de ICs e outros componentes

utilizados em produtos embutidos e CPEs cairão, bem como o custo do volume de produção,

graças aos contratos que aumentarão os turnos indústrias das centenas de milhares de

componentes para os milhões de unidades.

33

A taxa de crescimento médio anual dos últimos cinco anos foi de cerca de 50%.

Trata-se de uma taxa de crescimento respeitável, devido ao fato de que, em 2007, o mercado

de equipamentos certificados não representou mais do que 14% do total de expedições. É

evidente que os fornecedores de equipamentos e os fornecedores de serviços aguardavam com

impaciência que a taxa de crescimento atingisse os três dígitos, o que se traduziria pela

adoção massiva da tecnologia WiMAX e da tinta azul sobre os resultados financeiros. Para

que todos esses volumes se materializem, a indústria precisa que os grandes fornecedores de

serviços gastem bilhões de dólares nas redes WiMAX e em planos de marketing, seja ele um

player fixo/portátil como o BSNL/VSNL, na Índia, ou uma auto-intitulada rede 4G.

A cifra de negócios em equipamentos móveis deverá finalmente ultrapassar a

venda de equipamentos de WiMAX fixo. Enquanto que na tecnologia WiMAX fixo o

crescimento perseguirá US$ 100 milhões/ano ao longo dos próximos três a cinco anos, a

implementação progressiva dos perfil fixos com as aplicações móveis começará a exigir

somente equipamentos de WiMAX móvel.

A questão é saber como os principais fornecedores de redes móveis responderão a

esta evolução do mercado, em grande parte alimentada por numerosos e super especializados

pequenos fornecedores. Dado o fato de que o principal são os recursos para planejamento em

longo prazo, enquanto os horizontes dos vendedores especializados se mantém ligados ao

fluxo da tesouraria, é possível persuadir os principais fornecedores a reservar os Capex das

operadoras, como previsão para o WiMAX móvel, e os fornecedores especializados passarem

apertados logo na sua apresentação.

Com efeito, os vendedores especializados estão em busca de nichos defensáveis

de WiMAX fixos para vende-los, podemos citar que os mercados emergentes com tele-

densidade inferior a 15%, em parte porque as desregulamentação pode criar titulares do tipo

“pegar ou largar” de licenças de espectro. Os organismos de regulamentação podem

34

demonstrar que o espectro está em uso, sem forçar as operadoras a despender qualidade

comercial do Capex. Alguns dos especializados, são vendedores que planejam a construção de

redes móveis de WiMAX dirigidas pelos mercados desenvolvidos da Ásia e América, onde as

futuras redes móveis poderão se sobrepor às atuais redes fixas.

4.7.– Dados de Mercado - Quarto trimestre de 2007

Foram adicionados 350 mil novos assinantes em BWA/WiMAX, no mercado

mundial, no quatro trimestre de 2007, o que somou um total de 1.728 milhões de assinantes.

As receitas com serviços de WiMAX contabilizaram US$ 1 bilhão, com um recorde no Arpu

(receita por assinante) de US$ 46,30, no caso de serviços residenciais, e de US$ 144,09, entre

os assinantes corporativos. Os números fazem parte da última edição do WiMAXCounts

Quartely, da Maravedis Consulting.

Com este crescimento de mais de 20% no número de assinantes de WiMAX, as

operadoras ainda aguardavam o ponto de virada que promoveria a aceleração na adoção do

WiMAX e suas implementações. De acordo com Adlane Fellah, fundador e CEO da

Maravedis, os fatores chaves para esta aceleração são: a certificação dos equipamentos de

WiMAX móvel, a redução no preço das CPEs (ou dispositivos para usuário final), e o

surgimento de um ecossistema de dispositivos.

Aproximadamente 800 mil assinantes utilizavam tecnologia certificada pelo

WiMAX Fórum, período referente ao final do ano de 2009. E, entre as CPEs implementadas,

29% basearam-se no padrão 802.16-2004; 11,7% no 802.16-2005; 55% foram baseadas em

tecnologia proprietária e 3,8% ainda têm origem desconhecida.

Oriente Médio e África são as regiões de maior ARPU, ou seja, de US$ 50.04, ao

mesmo tempo que oferecem velocidades significativamente mais baixas que outras regiões.

35

O percentual de assinantes por operadoras foi, no período de 2007 de 12.098 entre

os provedores de serviços de internet sem fio Wisps e de 5.407 entre as operadoras locais

(competitive local exchange carriers - Clecs), no quarto trimestre de 2007.

36

Capítulo 5 5.1.– Como funciona o WiMAX

Na prática, o WiMAX funcionaria como o WiFi, mas com algumas melhorias em

sua velocidade, bem mais alta, e em distâncias maiores e para um número bem maior de

usuários. O WiMAX poderia acabar com as áreas que hoje não têm acesso à Internet de banda

larga, porque as empresas de telefonia e TV a cabo ainda não levaram os fios necessários até

estes remotos locais.

Figura 6 – Funcionamento da Conexão

Fonte: Como funciona o WiMAX Por: Edward Grabianowski e Marshall Brain Traduzido por: HowStuffWorks Brasil Pesquisa: Google Assunto: WiMAX de 23/06/2010 as 19h43m.

37

Um sistema WiMAX consiste em duas partes:

Uma torre WiMAX, é parecida em seu conceito com a torre de telefonia celular,

uma única torre WiMAX pode fornecer cobertura para uma área muito grande,

aproximadamente 8.000 Km2.

Um receptor WiMAX e a antena poderiam ser uma pequena caixa ou um cartão

PCMCIA, ou poderiam ser integrados ao laptop como o WiFi, o que é atualmente.

Uma torre WiMAX pode se conectar diretamente à Internet usando uma conexão

com fio de alta largura de banda (como uma linha T3, como exemplo). Pode-se também se

conectar a outra torre WiMAX usando um link de microondas em linha de visão. Para esta

conexão há uma segunda torre (geralmente chamada de backhaul), junto com a capacidade de

uma única torre com alcance de até 8 mil Km2, é o que permite ao WiMAX fornecer

cobertura a áreas rurais remotas.

Figura 7 – Torre de Transmissão


O que isto significa, é que o WiMAX pode fornecer dois tipos de serviço sem fio:

1 - O serviço sem linha de visão (non-line-of-sight), semelhante com o WiFi, no

qual uma pequena antena no seu computador se conecta à torre. Neste caso, o WiMAX usa

38

um baixo alcance de freqüência, de 2 GHz a 11 GHz (semelhante com o WiFi). As

transmissões de baixo comprimento de onda não são interrompidas com tanta facilidade por

obstruções físicas, elas são capazes de oferecer mais facilidades, ou se curvarem aos

obstáculos.

2 - O serviço de linha de visão, identificado estruturalmente quando uma antena

fixa aponta para a torre WiMAX a partir de um telhado ou de um poste. A conexão de linha

de visão é mais forte e mais estável, e consegue enviar muito mais dados com poucos erros.

As transmissões de linha de visão usam freqüências mais altas, com alcance atingindo até 66

GHz. Em altas freqüências, há menos interferência e muito mais largura de banda.

O acesso é semelhante com o WiFi e está limitado a um raio de 6,5 a 9,7 Km

(talvez uma cobertura de 65 Km2, semelhante em termos de alcance com uma área de

cobertura de telefonia celular). Através das antenas de linha de visão, a estação transmissora

de WiMAX enviaria dados a computadores habilitados para o WiMAX ou para roteadores

configurados dentro do raio de 48,2 Km em volta do transmissor (9.300 Km2 de cobertura).

Permitindo assim que o WiMAX consiga atingir seu alcance máximo.

5.2.– A estrutura do WiMAX

Funcionamento da tecnologia em rede WiMAX para os usuários doméstico: um

provedor de Internet configura uma estação-base de WiMAX a 16 Km da sua residência. O

usuário deve possuir um computador configurado para a rede WiMAX, ou faria um upgrade

no seu computador antigo para que ele seja compatível com a rede WiMAX. O provedor de

acesso fornece um código em criptografia18 especial que daria acesso à estação-base. A

estação-base transmite dados da Internet para o computador do usuário (com velocidade

18 Criptografia - Técnicas pelas quais, a informação pode ser transformada da sua forma original para outra ilegível.

39

potencialmente mais alta do que os modems atuais), pelo qual o assinante deve pagar uma

mensalidade ao provedor. O custo deste serviço seria muito menor do que as atuais

mensalidades de Internet de alta velocidade, porque o provedor não terá custo com a infra-

estrutura de cabeamento.

Na figura sobre a Escala de Rede, é mostrado os tipos de área para a comunicação

entre os dispositivos.

Figura 8 – Escala de Rede


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Se você tem uma rede residencial, as coisas não seriam muito diferentes. A

estação-base de WiMAX enviará dados para um roteador WiMAX, que então enviará os

dados para os computadores da sua rede. Você poderia inclusive combinar WiFi e WiMAX ao

fazer o roteador enviar os dados para os computadores via WiFi.

O WiMAX não apenas ameaça os provedores de Internet DSL e a cabo. O

protocolo WiMAX é desenhado para acomodar vários métodos diferentes de transmissão de

dados, um dos quais é o VoIP (do inglês Voice Over Internet Protocol, ou protocolo de voz

sobre Internet). O VoIP permite que as pessoas façam ligações locais, de longa-distância e até

mesmo internacionais através de uma conexão à Internet de banda larga, contornando

totalmente as empresas de telefonia. Se os computadores compatíveis com o WiMAX se

tornarem muito comuns, o uso do VoIP pode aumentar sensivelmente. Praticamente qualquer

pessoa com um laptop poderia fazer ligações VoIP.

41

5.3.– Vantagens e Desvantagens

Vantagens: O WiMAX atinge distâncias superiores ao Wi-Fi, não necessita de

uma via direta “cabos”entre os elementos interconectados e diminui os gastos com infra-

estrutura e é suportado por numerosos atores, ou seja, provedores do mercado.

O WiMAX permite que as áreas rurais também tenham acesso à internet em banda

larga, similar a de cobertura de celulares, além disso, vai permitir o acesso a internet mesmo

em movimento para todos os cidadãos das metrópoles.

Diz-se, também, que o WiMAX pode deixar obsoleto os outros meios de acesso

(ADSL e CPL), e isto tem rendido várias análises de especialistas do mundo inteiro. Os

entusiastas do WiMAX afirmam que será possível construir auto-estradas de informação nos

países distantes e em desenvolvimento, como o Brasil e Austrália.

O padrão WiMAX integra a noção de QoS (Quality of Service), ou seja, a

capacidade de garantir o funcionamento de determinado serviço ao usuário. Na prática, o

WiMAX permite que se reserve uma banda para uso de dados. De fato, certas aplicações ou

usos não podem tolerar estrangulamento. É o caso da voz sobre IP (VoIP), já que a

comunicação oral não pode suportar quedas na ordem de 1 segundo.

Desvantagens: No momento, os produtos certificados de WiMAX não estão

ainda realmente disponíveis, devido ao atraso nos processos de certificação. Espera-se que os

equipamentos de massa, em breve, estejam disponíveis para o mercado já a partir deste

semestre.

A implementação e implantação do WiMAX necessita de uma licença de

exploração. Estas licenças são atribuídas aos operadores e coletividades locais, que serão

responsáveis pela usabilidade do WiMAX.

42

As antenas nos computadores portáteis, como são imaginadas pelos fabricantes,

são muito menores e não muito direcionais para captar os sinais de WiMAX, ou ao menos

aumentar a potência, o que pode levar a interferências com outros aparelhos sem fio que

utilizam as mesmas freqüências.

A norma 802.16d não será móvel em seu lançamento, mas apenas sem fio e

portátil. No momento, ela serve principalmente para religar pontos fixos em banda larga, fato

que estão reservados somente aos operadores ou as grandes empresas. A grande expectativa é

quanto ao equipamento no padrão 802.16e, que adicionará mobilidade e que, como já dito,

deverá começar a estar disponível este ano.

Outro inconveniente é a obrigatoriedade de obter licença para sua exploração.

Mas este fato não deve travar sua adoção, já que em todos os continentes as bandas já foram

licenciadas. Diferente no Brasil, onde as bandas ainda não foram licenciadas.

43

Conclusão

Redes sem fio podem ser implementadas rapidamente, sem precisar de nenhuma

infra-estrutura básica, podendo assim criar redes temporárias para atender a uma determinada

ocasião. A utilização de redes sem fio elimina a utilização de cabos, eliminando gastos com

infra-estrutura, principalmente se a necessidade for criar uma rede de computadores

temporária ou então quando a passagem dos cabos form uma tarefa difícil ou até mesmo

impossível.

O padrão Wi-Fi atualmente é o mais utilizado, possuindo algumas desvantagens,

como a necessidade de utilização de linha visada, interferência com outros aparelhos que

trabalham na mesma faixa de freqüência, a não superação de obstáculos sem perder qualidade

do sinal, limitando assim a sua utilização para o uso em ambientes locais ou para distâncias

curtas entre os dispositivos.

Este trabalho apresentou uma solução de rede sem fio chamada WiMAX, padrão

IEEE 802.16d para redes metropolitanas. A tecnologia WiMAX oferece transmissão de dados

em banda larga, atendendo as necessidades do mercado em transmissão de dados, vídeo e voz,

com uma alta eficiência por utilizar técnicas de modulação e propriedades de transmissão

adaptáveis.

Para uma melhor compreensão foram apresentados dados técnicos de como é feita

a transmissão do sinal no padrão WiMAX com o objetivo de oferecer ao público em geral, o

conhecimento de suas caracteristicas técicas, cenários que ilustram o seu funcionamento para

a eliminação de dúvidas de como é oferecido o serviço, dessa forma contribuindo com o

planejamento e para a tomada de decisão em futuros projetos utilizando a tecnologia de rede

sem fio.

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No decorrer do trabalho, mesmo com as dificuldades de encontrar o acervo

completo sobre WiMAX, não desanimei; muito pelo contrário, superei as dificuldades e

pesquisei muito conteúdo sobre o assunto, na maioria, artigos de sites especializados

publicados na internet por vários tipos de profissionais de tecnologia, que abordavam do

assunto referente a projetos teste e pilotos que foram implantados nos mais diferentes países,

inclusive no Brasil.

A pesquisa do material foi a maior contribuição para o enriquecimento do

conhecimento e aprendizado sobre a tecnologia, foi possível adquirir uma base para entender

as expectativas e modificações para o futuro.

45

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