FACULDADE DE INFORMÁTICA E ADMINISTRAÇÃO PAULISTAPós-Graduação <<Gestão de Redes de Computadores – Turma                  ...
CAMILO ALBERTO ANAUATE             A IMPORTÂNCIA DO DESENVOLVIMENTO DAS    COMUNICAÇÕES MÓVEIS (GSM 3/4G, WIMAX, WI-MESH) ...
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ii                                                  Dedicatória: Dedico o presente trabalho a                             ...
AGRADECIMENTOS                                                  Agradeço aos Professores do nosso curso, os               ...
RESUMO        Assim como smartphones, e-readers e players, o impulso na popularização dos        mais novos dispositivos d...
ABSTRACT        Just as with smartphones, e-readers and players, the surge in popularity of the        newest datacentric ...
2                                            SUMÁRIO INTRODUÇÃO .............................................................
3 INTRODUÇÃO O mercado de CFTV no Brasil tem crescido expressivamente e as ocorrências capturadas pelas câmeras de vigilân...
4 soluções complementares de infra-estrutura no assinante que ajudam a distribuir a carga do tráfego de dados das macrocél...
5 todos os setores da economia padecem da carência de meios eficientes de assegurar seus bens ativos, fiscalizar processos...
6 conteúdos e destacados os trechos de relevância para o trabalho. Após isto, as informações foram reunidas numa sequência...
7      tendências de interfaces gráficas em dispositivos móveis mostrando      principalmente o novo conceito de múltiplas...
8 1 – OPÇÕES DE ABSORÇÃO DO CRESCIMENTO DO TRÁFEGO DE DADOS Como podem as operadoras continuar a oferecer uma alta qualida...
9 sofisticados o suficiente para diferenciar entre dados consumidos da rede celular contra os dados “offloaded” (descarreg...
10      Figura 1 – Ilustração da evolução do tráfego na internet por serviço em 20 anos. Fonte:          2.2 – A eminente ...
11  Figura 2 – Evolução de dados sobre IP sem fio: desacoplamento entre receita das operadoras   e volume de tráfego. Font...
12 exemplo, verifica-se que o espaço reservado para transmitir uma emissora de TV poderia transmitir 960 telefones simulta...
13 Mas cada nova tecnologia requer um espaço novo em um espectro de freqüência que é fixo e já não tem como atender a todo...
14 É em atendimento a estas 4 bandas que se caracterizou o “quadriband” da maioria dos aparelhos hoje no mercado. São subd...
15           Figura 6 – Esquema da topologia MMDS. Fonte: UFINE Technologies – Link:                        http://ufine.c...
16 implementado, e ainda se beneficia por completo dos avanços do sistema digital. No Brasil, a TVA usa o MMDS, enquanto a...
17           Link: http://tw.wdbiz.net/productdetail/mmds-parabolic-antennas-227041.aspx Juntas, elas respondem pela topol...
18 de MMDS, será a digitalização de seu LineUP, para digamos assim, fazer caber sua grade de programação dentro de um espe...
19  Figura 12 - Diagrama da projeção do uso da faixa 2,5 GHz antes e depois de 31/06/13. Fonte:                  Ampliação...
20  Figura 13 – Diagrama do planejamento de uso em WiMAX da faixa 2,5 GHz nos EUA em 2004              – Notícia divulgada...
21 domínio frequência (frequency division multiplexing – FDM) ou no domínio tempo (time division multiplexing – TDM). A pr...
22 A palavra selecionada é em seguida alimentada a um modulador diferencial. Enquanto isso, os dois primeiros e menos sign...
23 capacidade de transmissão de alta taxa de dados com elevada eficiência espectral, possibilidade de emprego de modulação...
24 mesma largura de banda. Também é possível implementar a modulação OFDM por meio de transformadas discretas de Fourier, ...
25 com distância euclidiana muito pequena, aumentam as possibilidades de erro de interpretação destes símbolos no receptor...
26 transmissão sua duração, enquanto a modulação OFDM é aplicada ao resto das informações úteis a taxas muito mais altas. ...
27 As redes de freqüência única (Single Frequency Networks ou SFN) são uma forma de transmitir macrodiversidade, pois vári...
28 5 – MIMO          5.1 – Definição sintética de MIMO A tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output), pronuncia-se “m...
29 do espalhamento (scattering), a pré-codificação resulta em um padrão bem definido de direção, mas, em células típicas a...
30 conhecimento dos canais, não há nenhum ganho na formação das emissões para transmissão ou na matriz de antenas receptor...
31 diante, os ganhos se baseiam no uso de "força bruta", combinando o uso de vários rádios e de dois canais simultâneos. É...
32                       Figura 20 – Diferentes formas de tx/rx wireless – Fonte:                              http://comp...
33    Figura 21 - Mapa de instalações WiMAX em todo o mundo atualizado em abril/2010. Fonte:          Link: http://origin....
34   Figura 22 – Tecnologias wireless - Guia Técnico Cidades Digitais Mód.2 WiMAX – INATEL –                              ...
35          6.2 – Comparativo Wi-Fi com WiMAX      Figura 24 – Comparativo Wi-Fi/WiMAX - Guia Técnico Cidades Digitais Mód...
36 entre eles. Por ser um complemento do WiFi também é possível incluir outros protocolos das redes Ethernet (802.3), toke...
37           Figura 25 – WiMAX como conexão WAN - Eduardo Mayer Fagundes – Link:                                      www....
38  Figura 29 – WiMAX como alternativa para conexão com clientes - Eduardo Mayer Fagundes –                               ...
39           Figura 31 – Pilha de protocolos no padrão OSI – Fonte:TELECO Inteligência em     Telecomunicaçãoes Seção Tuto...
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A Importância do Desenvolvimento das Comunicações Móveis (GSM, 3/4G, WiMAX, WiMESH) para o Avanço do Vídeo por TCP/IP no Brasil

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  1. 1. FACULDADE DE INFORMÁTICA E ADMINISTRAÇÃO PAULISTAPós-Graduação <<Gestão de Redes de Computadores – Turma 9rds >> CAMILO ALBERTO ANAUATE A IMPORTÂNCIA DO DESENVOLVIMENTO DAS COMUNICAÇÕES MÓVEIS (GSM 3/4G, WIMAX, WI-MESH) PARA O AVANÇO DO VÍDEO POR TCP/IP NO BRASIL São Paulo 2011 pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease! Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  2. 2. CAMILO ALBERTO ANAUATE A IMPORTÂNCIA DO DESENVOLVIMENTO DAS COMUNICAÇÕES MÓVEIS (GSM 3/4G, WIMAX, WI-MESH) PARA O AVANÇO DO VÍDEO POR TCP/IP NO BRASIL Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade de Informática e Administração Paulista, como um dos requisitos para a conclusão do Curso de Pós- Graduação em Gestão de Redes de Computadores Orientador: Prof.Ms. Alexandre José São Paulo 2011 pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  3. 3. CAMILO ALBERTO ANAUATE A IMPORTÂNCIA DO DESENVOLVIMENTO DAS COMUNICAÇÕES MÓVEIS (GSM 3/4G, WIMAX, WI-MESH) PARA O AVANÇO DO VÍDEO POR TCP/IP NO BRASIL Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade de Informática e Administração Paulista, como um dos requisitos para a conclusão do Curso de Pós- Graduação em Redes de Computadorores. Aprovada em de de 2011. BANCA EXAMINADORA Prof. MS. Alexandre José Orientador Prof(ª). Dr. ou. Ms Xxx (nome completo) Componente da Banca Prof(ª). Dr. ou. Ms Xxx (nome completo) Componente da Banca pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  4. 4. ii Dedicatória: Dedico o presente trabalho a meus filhos, Helena e Felipe, aos quais tive muitas vezes que dizer que não voltaria para casa cedo. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  5. 5. AGRADECIMENTOS Agradeço aos Professores do nosso curso, os Srs. Alexandre José, Ricardo Giorgi, Antônio Mariano, Anderson Tadeu Milochi, Miguel Molina, Andrea de Paiva Gonçalves, Aldilene Rissato Guirau, Flavio Foguel, João Carlos Nogueira Guirau, Enock Godoy, Henry Kupty, agradeço à Faculdade e agradeço aos colegas de turma 9rds. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  6. 6. RESUMO Assim como smartphones, e-readers e players, o impulso na popularização dos mais novos dispositivos datacêntricos chamados tablets empurrarão a banda larga móvel para além de seus limites. Além de poderem ler sinopses, escolher filme, sessão, assento e realizar a compra, o mesmo aparelho dá acesso imediato a emails, ao serviço de chat móvel, atualiza notícias, provisiona conteúdo das matérias e trabalhos escolares, executa jogos, toca videoclipes. Tudo isso é possível através de aplicativos baixáveis pela internet, gratuitamente ou não, que hoje se multiplicam. Uma destas interfaces gráficas poderá mostrar imagens em tempo real geradas por câmeras de vigilância espalhadas pelo planeta cujo acesso for aberto ou conhecido. Hoje já vemos o poder do website YouTube e como abriga conteúdos em vídeo de cunho educativo e de entretenimento em geral. O vídeo sobre IP, seja pela TV digital, longa-metragem e filmes caseiros em bibliotecas virtuais, ou imagens de câmeras de vigilância, continuarão a atrair mais demanda. Além da segurança pública que precisa monitorar parques, trânsito, aglomerações urbanas e ter equipamentos instalados em veículos da polícia, ônibus e trens, novas aplicações devem surgir objetivando monitorar remotamente, gado, plantios, obras, processos industriais, eventos, fenômenos meteorológicos, marés entre outros acontecimentos sem ter de se deslocar. Para acompanhar essa demanda, haverá necessidade de muita infra-estrutura. Ao entregá-la poderemos estar redefinindo alguns índices da população brasileira e integrando os 200 milhões de cidadãos pela via da comunicação à distância. Na minha opinião, o provimento ostensivo de sinal de banda larga em todos os recantos do país poderá motivar uma redistribuição demográfica. A maneira mais rápida e eficiente de conseguir isso é pulverizar geograficamente as concessões procurando subdividir as áreas em províncias cuja demanda esteja latente. Seguindo o exemplo Norte-Americano, o governo Brasileiro lançou o PNBL (Plano Nacional de Banda Larga) e estão surgindo as MVNO (Mobile Virtual Network Operators), operadoras incumbidas de gerir o acesso e o tráfego de dados. Será necessário um grande alinhamento tecnológico, investimentos vultosos e muita capacitação técnica de instalação e configuração de equipamentos. As operadoras de telefonia celular que hoje dominam este mercado teriam de compartilhar sua hagemonia e dividir sua responsabilidade e lucros. Normas internacionais das tecnologias WiMAX, 4G/LTE e femtocelulares teriam que ser aplicáveis no Brasil. A crescente oferta de dispositivos moveis bem como a ampla gama de escolha entre variadas marcas e modelos disponíveis está provocando o congestionamento das redes wireless, especialmente devido aos aplicativos cada vez mais dinâmicos. Estimativas recentes de um relatório de pesquisa indicam que serão mais de 1.5 bilhão de consumidores de banda larga móvel ativos em 2015 para os quais o tráfego de dados será um desafio significativo. Palavras-chave: Vídeo sobre IP, WiMAX, 4G, LTE, Femtocélulas. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  7. 7. ABSTRACT Just as with smartphones, e-readers and players, the surge in popularity of the newest datacentric devices called tablets will push mobile broadband beyond its limits. Besides being able to read synopses, choose movie, seat and purchase cinema ticket, the same device gives instant access to email, to mobile chat service, to news updates, provides content for schoolwork, executes games and plays videoclips. All this is possible through downloadable free and price rated applications over the Internet, that are multiplying by the minute. One of such graphic interfaces can display real-time images generated by surveillance cameras around the planet to which access is open or known. Today we already seeing the power of YouTube, as a home video content access tool with an educational and general entertainment appeal. Whether as Any format of IP video be it digital TV, feature films and home movies stored into virtual libraries, or images from surveillance cameras, all will continue to attract more demand. Besides public security’s monitoring of parks, traffic, urban gatherings and cameras inside police vehicles, buses and trains, new applications will arise to remotely monitor livestock, crops, construction, industrial processes, events, weather, tides and many other events without having to relocate. To supply this demand, there is much need for infrastructure. As it is deployed, some population indexes can start being redefined and the 200 million Brazillian citizens will become progressively more integrated by means of distance communication. In my opinion, the provision of blatant broadband signal in all corners of the country can motivate a populational redistribution. The fastest and most efficient way to accomplish this is to spray the awards geographically by subdividing large areas into provinces or counties where demand is latent. Following the example given by the U.S., the Brazilian government launched the PNBL (National Broadband Plan) and the emerging MVNOs (Mobile Virtual Network Operators) will play the role of managing access and data traffic. A great technological alignment will be necessary, as well as large investment sums and lots of technical training for equipment installation and configuration. The mobile operators that dominate this market would have to share their hagemonia and divide their responsibilities and profits. International standards of newer communication systems such as WiMAX, femtocell and 4G/LTE would have to be fully applicable in Brazil. The increasing availability of mobile devices and the wide range of choices between various available brands and models is causing congestion on today’s wireless networks, especially considering the increasingly dynamic applications. Recent estimates of a research report forecast over 1.5 billion consumers of mobile broadband assets in 2015 for which data traffic will be a significant challenge. Keywords: Video over IP, WiMAX, 4G, LTE, femtocells pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  8. 8. 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ................................................................................ 3 1 ABSORÇÃO DO CRESCIMENTO DE DADOS ......................... 8 2 TRANSFORMAÇÕES NA ATUALIDADE ....................................9 3 O MERCADO BANDA LARGA MMDS NO BRASIL..................14 4 MODULAÇÃO OFDM ................................................................20 5 MIMO .........................................................................................28 6 WIMAX .......................................................................................32 7 LTE / 4G ................................................................................... 54 8 CRIAÇÃO DE NEGÓCIOS - MULIMÍDIA INTERNET .............. 65 9 AS MVNO NO MUNDO E NO BRASIL .................................... 72 10 SOLUÇÕES WIRELESS DE VÍDEO-VIGILÂNCIA................ 75 11 RAZÕES DE SOLUÇÕES SEM FIO PARA VÍDEO .............. 89 12 O PADRÃO DE COMPACTAÇÃO H.264.............................. 90 13 AS FEMTOCÉLULAS............................................................ 98 14 PUBLICAÇÕES ....................................................................118 15 CASES DE SUCESSO .........................................................121 CONCLUSÃO ..............................................................................130 REFERÊNCIAS............................................................................131 pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  9. 9. 3 INTRODUÇÃO O mercado de CFTV no Brasil tem crescido expressivamente e as ocorrências capturadas pelas câmeras de vigilância aparecem nos noticiário da TV e nos jornais quase que diariamente flagrando diversos tipos de ação ilícita. Entretanto, a infra-estrutura de comunicação, o processamento e o tratamento das informações de vídeo ainda são precários. A banda disponível para tráfego de vídeo torna-se cada vez mais insuficiente para atender às novas demandas de transmissão e transferência das imagens em tempo real pela internet. Para que as centrais de monitoramento possam agir na prevenção ou gestão das contingências com maior eficiência, os projetos precisam contemplar meios de acesso mais modernos. A rede de cabos telefônicos de cobre existente já chegou ao seu limite de capacidade e as instalações de fibra óptica são limitadas por seu alto custo, atendendo apenas projetos pontuais. A solução de curto prazo aponta para o uso da tecnologia wireless de última geração cujos projetos vem se multiplicando em todo o mundo, em função do crescimento da demanda por dados sobre IP de forma ubíquita. Uma ostensiva implementação de sistemas de comunicações móveis no território brasileiro impulsionará o ritmo de desenvolvimento econômico nacional desde que o setor de telecomunicações acelere este processo. Seja por iniciativa pública ou privada, o presente trabalho aborda tecnicamente os benefícios latentes contidos no salto qualitativo da adoção da comunicação sem fio para dados, como isto já vem sendo alcançado na atualidade e suas perspectivas futuras. Objetivo O presente trabalho se propõe a primeiramente citar as tecnologias de comunicação sem fio existentes na atualidade, dar uma idéia do potencial que elas trazem e mostrar os últimos aprimoramentos técnicos embutidos nas mesmas que as permitem alcançar os níveis de qualidade exigidos no fluxo de pacotes de vídeo. Num segundo momento são abordados recursos de gestão de conteúdo de vídeo sobre IP e os aplicativos pelos quais ele chega ao dispositovos móveis do usuário final. Num terceiro momento são apresentadas pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  10. 10. 4 soluções complementares de infra-estrutura no assinante que ajudam a distribuir a carga do tráfego de dados das macrocélulas. Finalmente este TCC irá levantar algumas aplicações práticas de monitoramento de vídeo por IP em tempo real utilizando determinados equipamentos, topologias e bandas de frequência e mostrar os avanços alcançados. Há casos em que uma combinação de investimentos púbico-privados beneficiam a municipalidade em sua gestão de segurança pública e de engenharia de trânsito e podem também atender o comércio por meio do acesso wireless. Objetiva-se também demonstrar que a eficiência de streaming de imagens resulta da compressão de vídeo utilizada, o que está ligado à qualidade de imagem, tanto na sua resolução (pixels) quanto na taxa de atualização (quadros por segundo). Existem, portanto, diversos parâmetros que compõem a equação do vídeo (imagem capturada por câmeras) sobre IP e que derivam do processamento, da transmissão e da recepção das imagens. A digitalização permite que sejam tratadas como dados, o que nos coloca diante do desafio de obter largura de banda suficiente com cobertura e alcance do sinal satisfatório. Abre-se ainda uma importante vertente que é a gestão de conteúdo pela rede, recursos de business intelligence que modelarão os produtos e serviços a serem oferecidos no mercado na forma de negócios altamente rentáveis. O desempenho desta comunicação pode significar o desempenho destes negócios, pois há uma forte tendência para a queda dos preços de banda larga que precisam ser assimilados no Brasil a exemplo do resto do mundo. Concluir mostrando a importância da evolução tecnológica das comunicações móveis para a geração de novas aplicações de tecnologia em modelos de negócios que beneficiem pessoas e empresas. Problema Há hoje demanda por diversas soluções de tráfego de dados à distância usando a internet que esbarram em limitações a serem vencidas. Neste contexto, as o fluxo de imagens para vídeo-vigilância e monitoramento por IP precisam de maior cobertura e largura de banda para alcançarem o desempenho necessário. No Brasil, enquanto as operadoras emperram a concessão das tecnologias WIMAX e Wi-MESH por interesses comerciais, pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  11. 11. 5 todos os setores da economia padecem da carência de meios eficientes de assegurar seus bens ativos, fiscalizar processos, investigar ocorrências e traçar padrões de comportamento. Ou seja, existem diversas situações tais como improdutividade, furtos, ameaça à segurança das pessoas, crimes ambientais, seqüestros, assaltos, homicídios, acidentes, tráfico de armas e drogas, maus tratos, e outros fenômenos naturais e sociais que poderiam ser combatidos mais eficientemente, amenizados ou evitados. Ainda há múltiplas outras finalidades em que o vídeo sobre IP poderá auxiliar, quais sejam, processos agro-industriais, aglomerações públicas, ocorrências em geração e transmissão de energia elétrica, vazamentos de tubulações, procedimentos cirúrgicos, etc. Nas cadeias de lojas, hotéis e restaurantes, joalherias, setor bancário, instituições de ensino, transporte público e até penitenciárias, pode-se usar imagens para disciplinar os funcionários ou acompanhar o cumprimento de padrões. Um exemplo bastante real foi o roubo das provas do ENEM, que poderia ter sido evitado, e causou enorme prejuízo ao governo e aos estudantes. A viabilização da gestão do vídeo-monitoramento poderá estar logicamente atrelada a outros dados tais como GPS, temperatura, sensoriamentos e alarmes através de vínculos lógicos em firmware para integrar informações e automatizar comandos. Alternativamente pode-se optar por notificações para análise prévia, tomada de decisão e disparo manual de comandos. Enfim, de posse dos subsídios de informações e das funcionalidades configuráveis, o operador poderá atingir níveis de interatividade cada vez mais complexos. Isto permitirá uma análise, tomada de decisão e adoção de medidas instantaneamente. A eficácia destas respostas a eventos imprevistos poderão significar altas somas em dinheiro, ou excelente retorno sobre investimento. Metodologia O procedimento metodológico incial foi de ampla pesquisa por tópicos relacionados com o tema proposto. Foram utilizados catálogos de fabricantes, revistas técnicas, websites, tutoriais para criar um acervo bibliográfico abrangente. Depois, foram selecionados artigos técnicos, whitepapers, vídeos, depoimentos, fichas de especificações técnicas de produtos, e outros pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  12. 12. 6 conteúdos e destacados os trechos de relevância para o trabalho. Após isto, as informações foram reunidas numa sequência lógica buscando contextualização e entendimento específico dos fatores que compõe a equação que foi montada. O roteiro utilizado foi o de construir o raciocínio a partir de informações que, a permanecerem soltas nada significariam, mas “costuradas” em torno do tema Mobile IP-Video visaram conduzir o leitor a um amplo entendimento. A técnica utilizada incluiu a busca por palavras-chave, coleta, leitura, organização, seleção, encadeamento, exemplificação e integração de todas as informações. Mais da metade do material utilizado estava na língua inglesa na forma de webinars, podcasts, palestras, chamadas para conferências, seminários, estudos, forums virtuais (vide abaixo lista de grupos no portal LinkedIn). A maioria das informações reflete a visão de futuro de países mais adiantados em relação à comunicação de dados sem fio, tais como na América do Norte e Europa. Entratanto, o fenômeno da globalização está rapidamente suprimindo e até eliminando diferenças de estágio de desenvolvimento entre os países dos cinco continentes, o que valida e justifica todas as colocações feitas, pois com velocidade crescente teremos que alcançar um patamar aceitável de infra-estrutura de comunicações não obstante a nossa extensão territorial. Fóruns de Grupos no portal Linked In: 1. Video Surveillance from IP Video Market Info 2. Networked Video Surveillance Servers (NVS)- CCTV, NVR- Video Analytics 3. Security Industry Group 4. Surveillance Investigators 5. Surveillance Technology 6. Telecom Professionals  Tipos de pesquisa: Exploratórias – Não foram feitas experiências em laboratório ou e campo; Descritivas ou explicativas – Na parte de infra-estrutura de comunicações sem fio, foram feitos levantamentos acerca do espectro de freqüências, das tecnologias OFDM, MIMO, WiMAX, 3G, 4G, LTE, Femtocélulas. Na parte de aplicativos de usuário final foram pesquisadas e explicadas as últimas pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  13. 13. 7 tendências de interfaces gráficas em dispositivos móveis mostrando principalmente o novo conceito de múltiplas telas. Integrado a isto, foi falado de técnicas de gestão de BI (business intelligence) para traçar perfis de consumo e modelar negócios que melhor atendam aos anseios dos clientes. Estudo de caso – Foram pesquisados e estudados vários casos de sucesso divulgados pela internet nos websites de diferentes fabricantes de equipamento de comunicação sem fio para transmissão de dados na forma de vídeo sobre IP. Na lista dos fabricantes figuram empresas como Alvarion, Cisco, Dragonwave, Firetide, Fluidmesh, General Electric, Go-Net, Motorola, Parks, Proxim, Radwin, Redline, Sky-Pilot, Tessco, Vencima, Wavion, Wittelcom-Bertek, WKA-Tranzeo. Em algumas delas, principalmente Motorola e Proxim, destaquei soluções já em funcionamento no Brasil e exterior.  Métodos científicos específicos: Dedutivo – Empregado a partir de fatos demonstrados em pesquisas. Gráficos apontando tendências comportamentais de mercado alinharam-se com o que se pretendia provar neste TCC. Hipotético-dedutivo – A citação de diversos conceitos tecnológicos auxiliou a identificação e compreensão da existência de tais recursos nos equipamentos de rádio dos fabricantes e sua finalidade. Fenomenológico – Por se tratar de comunicação por propagação de ondas, as carcterísticas e limitações do meio físico justificam plenamente os parâmetros de configuração apresentados. Buscou-se portanto embasar científicamente as características da comunicação sem fio vinculadas à idéia de fluxo de dados em altas taxas de bits por segundo sobre portadoras em faixas de freqüência controladas.  Amostras: não foi feita pesquisa de campo  Instrumentos: não foi feita pesquisa de campo  Procedimentos: não foi feita pesquisa de campo  Análise e interpretação dos dados: não foi feita pesquisa de campo pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  14. 14. 8 1 – OPÇÕES DE ABSORÇÃO DO CRESCIMENTO DO TRÁFEGO DE DADOS Como podem as operadoras continuar a oferecer uma alta qualidade do serviço a todos os clientes mantendo a integridade de seu negócio? Os provedores de serviços estão executando uma combinação de soluções para resolver a questão, já que são eles próprios os “anfitriões” dos benefícios e dos inconvenientes. São investimentos cuja estratégia engloba planos empresariais e expansão da infra-estrutura. 1.1 – Aumento da capacidade instalada (Infra-estrutura) A maneira óbvia de endereçar redes congestionadas é justamente aumentar sua capacidade. Entretanto, a precificação dos serviços associada à necessidade de infra-estrutura adicional resulta em um baixo e lento retorno sobre investimento, porque o tempo e os recursos são empregados na frente, e os ganhos virão depois. Além disso, é uma solução provisória, pois a infra- estrutura adicional gera mais banda que poderá suportar mais demanda por tráfego de dados, mas será somente uma questão de tempo até que a rede se congestione novamente e comece tudo de novo. 1.2 – Investimento em novas tecnologias O investimento nas tecnologias “next-generation” (LTE e WiMAX) é uma outra opção importante e necessária para as operadoras, que trazem desafios de complexidade de implementação e de alocação ajustada de espectro. Neste contexto, é questionável se compensa esperar que as operadoras atuais expandam o 3G pois a regionalização abre espaço para que novos players (MVNOs) empreguem novas tecnologias comprovadamente eficientes. Além do meio de acesso, as tecnologias de captura (câmeras profissionais e IP) e processamento das imagens (compressão H.264) também evoluíram. 1.3 – A pulverização das células de carga Outra opção é o “offloading” que move os dados para fora da rede congestionada através das femtocells e das redes de Wi-Fi. Isto tem potencial para ser uma solução elegante, mas depende de sistemas de faturamento pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  15. 15. 9 sofisticados o suficiente para diferenciar entre dados consumidos da rede celular contra os dados “offloaded” (descarregados) de uma rede fixa. Uma quarta opção é controle ativo do consumo dos recursos com uma política de rede que comercialize planos ou pacotes de serviços cuja tarifação atualizará os controles de carregamento ajudando a regular o uso dos dados. Neste equacionamento precisam ser levados em conta fatores como as opções particulares da flexibilidade em dispositivos como o iPad. Aqui entram as femtocélulas. 1.4 – Serviços sob demanda Os serviços podem ser oferecidos por encomenda, com cálculo de gastos dos períodos máximos e rendimentos associados diretamente com o consumo. Os modelos por atacado (variações de e-commerce) em desenvolvimento igualmente apresentam oportunidades ricas para receitas adicionais. Aqui entra o acsso multimedia à internet por múltiplas telas de dispositivos móveis. 1.5 – Novos modelos de comercialização Há o modelo de empacotamento do acesso de dados com preço de uma aplicação, abandonando completamente o acesso de rede por assinatura. Tal modelo de serviço permitiria promover descontos às aplicações vendidas, já advertindo para evitar uso durante períodos de congestionamento. Empacotar serviços fornece oportunidades novas de inserir nos pacotes informações que auxiliem no controle de tráfego de dados móveis. Aqui entram as inovações de BI 2 – TRANSFORMAÇÕES NA ATUALIDADE 2.1 – A Resiliência da Rede Mundial O colapso da internet pública é um “alvo móvel”. VOIP, P2P e vídeo já foram considerados como killer applications (aplicativos que “matam” a rede) da internet, entretanto hoje funcionam robustamente. Serão as redes mais resilientes do que se pensa? O diagrama abaixo mostra a evolução do uso de banda na internet em termos de finalidade e consumo: pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  16. 16. 10 Figura 1 – Ilustração da evolução do tráfego na internet por serviço em 20 anos. Fonte: 2.2 – A eminente redução da receita das operadoras Para atender à crescente demanda por serviços de comunicação de dados, o mercado precisa assimilar as aplicações e absorver novas tecnologias. Ao entrarem em operação, geram mais competitividade e cria-se um hiato (gap) entre a melhora na largura de banda, velocidade, cobertura, etc e o aumento da receita pelo novo volume de tráfego. Em outras palavras, o preço tende a cair, conforme mostra a figura abaixo, e isso já acontece no exterior. Na transição eminente de 3G para 4G o tráfego de dados passará a ser dominante sobre voz e provocará um desacoplamento entre faturamento e volume de dados. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  17. 17. 11 Figura 2 – Evolução de dados sobre IP sem fio: desacoplamento entre receita das operadoras e volume de tráfego. Fonte: The Big Skinny: How to get more bits through the same pipe at a lower cost - DWI-APP-206 – agosto/2009 – www.Dragonwaveinc.com 2.3 – A solução é tecnológica, mas a viabilização é política No quesito aumento da capacidade instalada, para continuarem competitivas as operadoras terão de se modernizar e oferecer serviços equiparáveis aos de primeiro mundo. A desagregação (unbundling) de elementos de redes de telecomunicações conjuntamente com a regulamentação dos serviços para ampliação da oferta e da competição são necessárias e fazem parte do PGMU (Plano Geral de Metas de Universalização). 2.4 – Faixas de Freqüência para Tráfego de Voz, Imagem e Dados Frequência Sigla Alocação 3 GHz – 30 GHz SHF Radio Digital, TV por assinatura DTH 300 MHz – 3 GHz UHF Canais de TV e a telefonia celular 30 MHz – 300 MHz VHF Rádio FM e TV aberta, canais 2 a 13 2.5 – A Quantidade de Espaço Reservada a Cada Tipo de Serviço telefonia 6,25 KHz para cada ligação ( 6,25 KHz de banda ) rádio AM 10 KHz de espaço para cada estação ( 10 KHz de banda ) rádio FM 200 KHz reservado para cada emissora ( 200 KHz de banda ) televisão 6 MHz de espaço para cada canal ( 6 mega de banda) Estas bandas são reservadas segundo as características e quantidade de informações que devem ser transportadas para cada tipo de serviço. Como pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  18. 18. 12 exemplo, verifica-se que o espaço reservado para transmitir uma emissora de TV poderia transmitir 960 telefones simultaneamente. Isto acontece porque a telefonia precisa transportar apenas a voz que oscila em uma faixa em torno de 1.000 Hz. Portanto os 6,25 KHz de banda são mais que suficientes para transportar as oscilações da fala em ambos os sentidos, sendo 3 KHz para transmissão, mais 3 KHz para recepção com uma pequena freqüência de espaço entre TX (transmissão) e RX (recepção). A televisão, no entanto, tem mais informações. Só de vídeo são 30 quadros por segundo. Cada quadro é formado por 525 linhas. Cada linha é constituída por aproximadamente 450 pontos. Estes pontos são os pixels, menor unidade visível que forma a imagem em uma tela de TV. Quanto maior o número de pixels, melhor a definição da imagem (Resol. Horiz, cap2.2 – http://www.willians.pro.br/imagemtv.htm – A formação da imagem na televisão). Todos estes números mostram que, para formar o vídeo da TV são mais de 7 milhões de pixels a serem transmitidos por segundo. Além do espaço para o vídeo propriamente dito, há bandas de áudio, de sincronismo e de outros elementos característicos da TV. Logo, a TV (analógica) necessita 6 MHz de banda para que caibam todos os elementos a serem transmitidos. O Rádio FM, por exemplo, nos oferece maior qualidade sonora. Isto ocorre porque a banda de passagem para o rádio FM é de 200 KHz por canal, bem maior que os 10 KHz do rádio AM. Enfim, cada meio tem suas características, portanto necessitam de um espaço adequado no espectro de freqüência para que suas características possam ser levadas desde o transmissor até o receptor, mantendo suas características originais. 2.6 – As Alocações de Frequência Os canais de TV VHF e UHF foram sendo atribuídos conforme o crescimento do volume de sinais transmitidos e foi quase possível colocá-la na seqüência na medida em que exigem freqüências maiores com comprimento de onda menor. Já a telefonia celular foi atribuída em diversos espaços do espectro, preenchendo lacunas que ainda estavam disponíveis, que hoje praticamente já não existem. 2.7 – A Otimização das bandas de comunicação pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  19. 19. 13 Mas cada nova tecnologia requer um espaço novo em um espectro de freqüência que é fixo e já não tem como atender a todos os desejos humanos. Isto fez com que o Homem pesquisasse meios para aumentar os espaços para mais sinais, que a tecnologia pede para inserir na sociedade. A alternativa foi tentar diminuir a quantidade de informações que necessitam passar pelo mesmo espaço. Assim, foram desenvolvidas técnicas de divisão de sinal em segmentos menores que podem levar a mesma quantidade de informação. Na fibra óptica, foi criada a multiplexação por comprimento de onda (Wavelength Division Multiplexing ou WDM) de sinal luminoso. Para rádio, após a modulação, também se buscou multiplexar os sinais para trafegar dados simultaneamente por múltiplos pedaços de portadora. Isto foi possível após a digitalização dos sinais que permitiu a compactação dos espaços repetitivos do sinal transmitido encaixando mais transmissões no mesmo espaço do espectro. 2.8 – As Bandas de Freqüências para o Celular no Brasil Estão disponíveis para o celular no Brasil (serviço móvel pessoal ou SMP) frequências nas bandas de:  850 MHz, antigas bandas A e B  900 MHz, bandas de extensão utilizadas pelo GSM  1700 e 1800 MHz, bandas D, E e subfaixas de extensão utilizadas pelo GSM  1900 e 2100 MHZ destinadas na sua maior parte para sistemas 3G pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  20. 20. 14 É em atendimento a estas 4 bandas que se caracterizou o “quadriband” da maioria dos aparelhos hoje no mercado. São subdivididas da seguinte forma: Figuras 3, 4 e 5 – Diagramas das bandas de freqüência de celular no Brasil 850 e 900 Mhz – TELECOM inteligência em Telecomunicações – Seção: Telefonia Celular – Áreas – 07/04/2010 – Link: http://www.teleco.com.br/bandac.asp No quesito investimento em novas tecnologias, podemos analisar o seguinte: 3 – O MERCADO BANDA LARGA MMDS NO BRASIL 3.1 – O Fator MMDS na Banda Larga Móvel em 2,5 GHZ A Distribuição de Sinais Multiponto para Multicanais – (MMDS ou Multichannel Multipoint Distribution Service) é uma modalidade de serviço especial de telecomunicações sem fio, que se utiliza de faixa de microondas para transmitir sinais a serem recebidos em pontos determinados dentro de uma área de prestação. Usado para redes de banda larga, o MMDS é um método alternativo de recepção de programação de televisão a cabo comum em áreas rurais pouco povoadas, onde cabos não são economicamente viáveis, mas também estão presentes em áreas urbanas e no Brasil a Jet é a empresa licenciada pela Anatel. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  21. 21. 15 Figura 6 – Esquema da topologia MMDS. Fonte: UFINE Technologies – Link: http://ufine.co.kr/bbs/board.php?bo_table=02_075 3.2 – Vantagens MMDS para o wireless de internet banda larga 1 – Curto período de construção. 6 dias do headend ao lançamento. 2 – Menor investimento. Dispensa vários cabos e a manutenção da linha. 3 – Maior alcance de cobertura. Com suficiente altura da torre da transmissão, cobre diretamente 100 kms., chegando a 200 kms. através de relé. 4 – Maior índice de programações. Transporta mais de 100 jogos (cartão SD/HDD). 5 – Suporta o acesso do serviço do Internet e do VolP. 6 – Permite selecionar mais espectros. Escolha de qualquer largura de faixa dos seguintes bandas: 2.1 a 2.3; 2.3 a 2.5; 2.5 à faixa de 2.7 MHz (Ku). 7 – STB suporta PPV, PPT, NVOD e email. 8 – Serviço gratuito da instalação e do treinamento. Some-se a isto que, apesar da confiabilidade do cabo, o custo de passar cabos e componentes em frente às casas e prédios residenciais é altíssimo e nem todos os moradores aderem. No sistema via ar, parte do investimento é feito dentro da casa do consumidor, por isso é mais rápido e barato de ser pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  22. 22. 16 implementado, e ainda se beneficia por completo dos avanços do sistema digital. No Brasil, a TVA usa o MMDS, enquanto a DirecTV e a SkyNET utilizam DTH (Direct to Home), e o NET Vírtua usa Cabo (coaxial bi-direcinal), sendo que os sistemas MMDS e a Cabo oferecem ainda serviços de internet banda larga. A figura abaixo da direita mostra os 3 tipos e a figura da esquerda ilustra a distribuição do sinal: Figura 7 e 8 – Diagrama com os 3 sistemas de TV por assinatura e Figura 22 – Diagrama MMDS Links: http://www.cefetrio.hpg.ig.com.br e HTTP://www.kbest.com.tw As antenas 2.4 GHz são utilizadas para sistemas Internet Wireless, MMDS e links de microondas, tornando possível a comunicação sem fio em longas distâncias. Na ponta da transmissão podem ser antenas setoriais 90°, enquanto que do lado da recepção são antenas parabólicas que vão instaladas no topo de prédios e residências com visada livre, conforme imagens abaixo: Figura 9 – Foto da esquerda: Antena Painel Setorial 90° | MM-2412S90 AQUARIO Link: http://loja.tray.com.br/loja/produto-14629-1525- antena_painel_setorial_90__mm2412s90_aquario Figura 10 - Foto da direita: Antenas Parabólicas MMDS Fabricante Chinês www.cnetek.net Distribuidor: Guilin Aiwei Electronic Equipment CO. Ltd. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  23. 23. 17 Link: http://tw.wdbiz.net/productdetail/mmds-parabolic-antennas-227041.aspx Juntas, elas respondem pela topologia ilustrada abaixo: Figura 11 – Desenho de instalação típica de MMDS com linha de visada entre as antenas transmissora e receptora. Fonte: Link – http://www.lbagroup.com/associates/lbatn115.php LBA Group Inc. – 3400 Tupper Drive Greenville, North Carolina – USA – 27834 800-522-4464 / 252-757-0279 / Fax 252-752-9155 3.3 – A Valorização da faixa 2,5 GHZ e a Digitalização Segundo José Luiz Frauendorf, ex-diretor geral da Associação dos Operadores de Sistema MMDS (Neotec - entidade que representa as operadoras de MMDS), “houve uma valorização do espectro em que opera este sistema, devido ao seu desenvolvimento tecnológico. Utilizando a faixa de microondas terrestre entre 2500 e 2686 MHz, o MMDS tem alcance de 50 quilômetros e tem capacidade para 31 canais no formato analógico e 180 canais no formato digital. A programação local pode se juntar à recebida pelo satélite”. Conforme noticiado em 16 de agosto de 2010, A proposta apresentada pela Anatel na Consulta Pública 31 prevê que 140 MHz (segmentação de 2 x 70 MHz em FDD) dos 190 MHz da faixa de 2,5 GHz sejam gradativamente, transferidos para o SMP (serviço móvel pessoal). As operadoras de MMDS ficariam apenas com um bloco central de 50 MHz (TDD). Isto pode inviabiizar a atividade do setor no país, exatamente pela impossibilidade de oferta de triple play (como o NET “Combo”). Outra necessidade eminente para as operadoras pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  24. 24. 18 de MMDS, será a digitalização de seu LineUP, para digamos assim, fazer caber sua grade de programação dentro de um espectro tão reduzido (50Mhz). A tabela abaixo mostra as novas destinações para a faixa de 2.500–2.620 MHz, incluindo os serviços SMP, SCM, MMDS, STFC, SLP, a divisão da faixa em sistemas TDD e FDD e a destinação da faixa de 2.170–2.182 MHz ao MMDS em caráter primário até 30/06/2013. Com a digitalização de sua grade, as operadoras de MMDS podem ofertar além de imagem em alta definição (HD) também serviços de Internet Banda Larga. O grande desafio (além dos investimentos) é fazer caber tudo isso em uma faixa tão pequena de espectro. Para isso o uso de tecnologias como Encoders H.264, Multiplexadores e Moduladores digitais são questões a serem estudadas pelos engenheiros e técnicos a serviço do MMDS. Os aparelhos tecnológicos domésticos (conhecidos CPEs ou Customer Premises Equipment) conectar-se-ão por antenas às macrocéulas das antenas nas estações rádio- base fazendo um balanceamento de carga através das femtocélulas. É importante notar que a topologia do MMDS assemelha-se à do WiMAX para comunicação fixa, e ambas formam boas alternativas no salto qualitativo necessário ao avanço do vídeo sobre IP no Brasil. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  25. 25. 19 Figura 12 - Diagrama da projeção do uso da faixa 2,5 GHz antes e depois de 31/06/13. Fonte: Ampliação Do Acesso À Banda Larga: A Visão Do Regulador. Conselheira Emília Maria Silva Ribeiro Curi - Agência Nacional de Telecomunicações – ANATEL - XXIV Seminário Internacional ABDI São Paulo, 08/11/2010 – Slide 31/40 3.4 – A Atribuição da Faixa 2,5 GHz para WiMAX nos EUA Nos EUA foi anunciado pelo FCC em novembro de 2004 o plano de reforma de regras para o espectro na faixa entre 2.5-2.7 GHz MMDS/IFTS. Estas bandas de frequência estavam originalmente designadas ao serviço de distribuição multiponto (MDS ou Multipoint Distribution Service) e ao serviço fixo de televisão educativa (ITSF ou Instructional Television Fixed Service). Mas para alimentar a competição com os sistemas xDSL (serviço digital para linha de assinante, por exemplo, o Speedy da Telefônica) e de cable modem (TV por assinatura a cabo) e por sua aptidão natural, foram destinadas ao WiMAX, conforme mostra diagrama abaixo. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  26. 26. 20 Figura 13 – Diagrama do planejamento de uso em WiMAX da faixa 2,5 GHz nos EUA em 2004 – Notícia divulgada em site não mediado (Creative Commons License) Link: http://www.unmediated.org/archives/2004/06/fcc_alters_mmds.php 4 – MODULAÇÃO OFDM 4.1 – Conceitos de Codificação, Mudulação e Multiplexação Codificar é o ato de representar um significado (informação) através de símbolos (dados) e comunicá-lo através do tempo ou espaço. Nas comunicações digitais, acomodamos uma determinada quantidade de símbolos (bits) em um determinado canal de comunicação, cuja capacidade de transferência (banda de passagem) nos dará taxas (bitrates) medidas em bits por segundo. Qualquer processo físico de transmissão envolve a manipulação de alguma característica específica do meio utilizado. Este meio é a portadora do sinal. Falando de ondas eletromagnéticas como portadoras, podemos manipular separadamente ou em conjunto a amplitude, a frequência ou a fase para representar o nosso sinal codificado. o ato de manipular as características da portadora é o que chamamos modulação. A escolha da portadora e da forma de modulação impõe restrições sobre a forma de codificação. Agora que temos sinais (informação) codificados e modulados, temos o problema do compartilhamento dos nossos canais de comunicação. A essência do termo multiplexar é isto: compartilhar o meio de comunicação. Isto pode ser feito no pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  27. 27. 21 domínio frequência (frequency division multiplexing – FDM) ou no domínio tempo (time division multiplexing – TDM). A própria maneira como o espectro eletromagnético é "loteado" entre os diversos tipos de usuários (rádio, TV, etc.) já é um exemplo de FDM. Mantendo suficientemente afastadas as frequências das portadoras utilizadas por cada tipo de usuário evita-se o "crosstalk" (ou diafonia, ou interferência co-canal, dependendo do contexto em que o fenômeno se manifesta). Na multiplexaçào TDM, o que é feito é "fatiar" o tempo de uso do canal, entregando a cada usuário, periodicamente, uma "fatia" de tempo (time slot) durante a qual o canal é só dele. Isto é feito, por exemplo, nas interfaces E1, onde os 2 Mbps (2048 Kbps mais precisamente) da banda do canal são alocados em 32 time-slots de 312,5 ms (30 para canais de voz. um para sinalização e um para sincronismo). 4.2 – Tipos de Modulações Existem as moduações QAM (Quadrature Amplitude Modulation), sendo que 16QAM tem QoS superior com maior distância entre os 16 símbolos 4 bits cada dificultando erros de interpretação no receptor, e 64 QAM tem maior taxa de transmissão com constelação de 64 símbolos de 6 bits. Depois temos o tipo PSK (PhaseShift Keying) cuja informação do sinal digital é embutida nos parâmetros de fase da portadora. O QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) utiliza parâmetros de fase e quadratura da onda portadora para modular o sinal de informação. Formam 4 símbolos com 2 bits cada. Já no DQPSK (Differential QPSK) cada conjunto de bits representado por um símbolo provoca uma variação de fase determinada no sinal da portadora. O tipo CCK (Complementary Code Keying) é uma forma de espalhamento espectral utilizando códigos complementares binários, que são seqüências de mesmo comprimento com autocorrelação nula. Este código é utilizado para modular a onda portadora e espalhar o sinal de informações a ser transmitido da seguinte forma: a saída de um embaralhador (scrambler) de bits de dados entra em um modulador através de um multiplexador 1:8 de entrada serial e saída paralela, de modo que cada grupo de 8 bits é modulado separadamente. Destes 8 bits, os seis últimos e mais significativos são utilizados para selecionar uma dentre um conjunto de 64 palavras código complexas de 8 chips. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  28. 28. 22 A palavra selecionada é em seguida alimentada a um modulador diferencial. Enquanto isso, os dois primeiros e menos significativos bits de dados que entram no multiplexador são utilizados para realizar uma rotação de fase da palavra código complexa selecionada, fazendo uma espécie de modulação QPSK nela. As saídas deste modulador são os termos de fase e quadratura da palavra código após a rotação. Estes símbolos são transmitidos através de uma única portadora. Figura 14 – Diagrama do I/O da modulação – Trabalho Final de Redes, tema Modulação, por Maria Moura Malburg – Depto. Eng.Eletrônica – UFRJ em 04/11/04 4.3 – A Modulaçao OFDM Nos anos 90, o OFDM (do inglês, Ortogonal Frequency-Division Multiplexing) foi explorado para comunicação de dados em banda larga sobre canais radio moveis, HDSL (Linha Digital de Assinante de Alta Taxa), ADSL (Linha Digital de Assinante Assimétrica), VHDSL (Linha Digital de Assinante de Taxa Muito Alta), DAB (Radiodifusão de Áudio Digital) e DVB (Radiodifusão de Vídeo Digital). A técnica de transmissão OFDM é uma forma especial de modulação multi- portadora que consiste na transmissão paralela de dados modulando-se diversas sub-portadoras densamente espaçadas cujas freqüências são escolhidas de modo a manter ortogonalidade mútua. A técnica abandona a utilização das bandas de guarda, permitindo a sobreposição espectral entre sub-portadoras, onde um canal de banda larga altamente seletivo em freqüência é dividido em sub-canais banda estreita não seletivos em freqüência, cada qual enviando um sinal com taxa de bits relativamente baixa. Isso lhe confere propriedades interessantes como a robustez a espalhamento de atraso por múltiplos percursos de propagação e a ruído impulsivo, pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  29. 29. 23 capacidade de transmissão de alta taxa de dados com elevada eficiência espectral, possibilidade de emprego de modulação com taxa adaptativa e possibilidade de alocação de potência nas sub-portadoras de acordo com as condições do canal. Entretanto, tem sido mostrado (SLISKOVIC, 2001) que o desempenho de um sistema OFDM é seriamente degradado pela interferência inter-portadoras decorrentes de erros na estimação de parâmetros de sincronização, tais como o desvio de freqüência entre transmissor e receptor e o instante de inicio dos símbolos OFDM. A busca por algoritmos de sincronização robustos que tenham baixa complexidade computacional tornou- se muito importante. 4.3.1 – Ortogonalidade Antes de serem modulados os sinais passam por diversas etapas de processamento que melhoram sua performance. Primeiro, os dados são submetidos a sistemas de proteção de erro com a inserção de um código corretor como por exemplo o Reed-Solomon e embaralhamento (scrambling), em que os bits de um mesmo byte são todos misturados. Em seguida, os bits passam por um processo de entrelaçamento (interleaving), no qual eles são reorganizados de modo que bits subseqüentes passam a ser separados no tempo. Desta forma, a informação torna-se mais imune a erros do tipo rajada (burst errors), que atingem bits subseqüentes, pois após este processamento, estes erros passam a atingir bits pertencentes a diversos bytes diferentes, que estão muito distantes na informação original. Isto torna mais fácil a recuperação do sinal original no receptor. Figura 15 e 16 – Exemplo de Distribuição de 3 e 6 sub-portadoras utilizando OFDM Geralmente os sinais OFDM têm largura de banda de cada portadora na faixa de 1kHz, podendo transmitir uma quantidade maior de informação em uma pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  30. 30. 24 mesma largura de banda. Também é possível implementar a modulação OFDM por meio de transformadas discretas de Fourier, viabilizando a utilização de processadores digitais de sinais (Digital Signal Processor ou DSP) de alto desempenho, resultando em um sistema mais estável, flexível e de custo reduzido. Os símbolos OFDM associados a cada subportadora são transformados em símbolos prontos para transmissão através da transformada rápida inversa de Fourier (IFFT ou Inverse Fast Fourier Tranform). Figura 17 - Diagrama do sistema de transmissão diagrama de bloco, OFDM parte, tutorial 2: MIMO, Turbo e JCE, por Alister Burr, Jaffrot Emmanuel, Eduardo Rodrigues de Lima, e Teich Werner publicado em 2008/09/17 12:00 PM EDT A figura abaixo é um fluxograma das etapas de processamento de sinais às quais a informação contida no streaming de vídeo com padrão de codificação MPEG2 é submetida à modulação OFDM. Figura 18 - Diagrama “Experiences in establishing a digital C-OFDM transmission network” - por Claus Wittrock, M.Sc. E.E - PROTELEVISION TECHNOLOGIES A/S – Pág. 2/12 4.3.2 – Intervalo de guarda elimina interferência entre símbolos O intervalo de guarda evita a interferência entre símbolos (ISI – Inter-Symbol Interference), pois numa constelação com símbolos muito próximos entre si, pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  31. 31. 25 com distância euclidiana muito pequena, aumentam as possibilidades de erro de interpretação destes símbolos no receptor, proporcionando menor segurança para a informação. A modulação de 1 x 106 símbolos/seg. indica 1ìseg de duração para cada símbolo. A ortogonalidade usa 1000 subcanais com duração de 1ms por símbolo e insere intervalos de guarda iguais a 1/8 (125 ìseg) do tamanho dos símbolos entre eles. A ISI será evitada se o tempo de dispersão do multipercurso (tempo entre recepção do primeiro e do último eco) for menor que o intervalo de guarda, por exemplo, 125 microsegundos. Isso corresponde a uma máxima diferença de 37,5 Km entre a distância dos equipamentos. Os últimos 125 microsegundos de cada símbolo são copiados e enviados com antecedência como um prefixo cíclico. Essa redundância ajudará o receptor a integrar os multipercursos em senóides inteiras na demodulação. O novo posicionamento das portadoras após a inserção do intervalo de guarda é claramente ilustrado na figura abaixo que também mostra como as portadoras coloridas são separadas no tempo e na freqüência. Figura 19 – Intervalos de guarda, gráfico esquemático 3G Este processo reduz a taxa de bits de cada portadora, mas por outro lado proporciona uma maior robustez ao sinal com relação a ecos e multi-percursos. Por exemplo, em ambientes bastante montanhosos ou com muitas edificações, é comum que o receptor receba reflexões do sinal com certo atraso. 4.3.3 – Padrão 802.11 No padrão 802.11, utilizado para redes WLAN, a modulação CCK é utilizada no preâmbulo ou cabeçalho dos pacotes de dados informando-os do início da pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  32. 32. 26 transmissão sua duração, enquanto a modulação OFDM é aplicada ao resto das informações úteis a taxas muito mais altas. Este processo híbrido evita a ocorrência de colisões (CSMA/CA) e faz a compatibiliza com aparelhos padrão 802.11b e 802.11a/g. 4.3.4 – Codificação de canal de entrelaçamento Exemplos de tipos de códigos de correção de erros incluem códigos de decodificação turbo e códigos LDPC. Esses códigos somente funcionam perto do limite Shannon ao canal Additive White Gaussian Noise (AWGN), e alguns sistemas que adotaram esses códigos os concatenaram ou com Reed- Solomon (por exemplo, no sistema MediaFLO) ou nos códigos BCH (no sistema DVB-S2) para melhorar a performance sobre um canal wireless. O modelo particular de canal WSSUS (Wide Sense Stationary Uncorrelated Scattering Channel) tem sido usado em alguns trabalhos internacionais para avaliação de desempenho de taxa de erros de bit do receptor na transmissão digital de vídeo em sistemas de comunicações móveis. 4.3.5 – Transmissão adaptativa O feedback ou retorno de informações sobre um canal criará a modulação adaptativa que aplicará a codificação do canal e alocação de potência às portadoras coletivamente. Entretanto pode atuar numa determinada faixa de freqüência que sofreu interferência ou atenuação desabilitando ou desacelerando suas sub-portadoras ao aplicar uma modulação mais robusta ou codificação de erro (Modulação Discreta Multitom ou Discrete Multitone Modulation - DMT). Esta adaptação de taxa na transmissão é chamada de bit- loading e é usada em tempo real no ADSL e VDSL. 4.3.6 – OFDM estendido com múltiplo acesso OFDMA é usado no uplink do padrão Wireless MAN IEEE 802.16, comumente conhecido por WiMax. No Acesso por divisão múltipla de código multiportadora (Multi-Carrier Code Division Mutliple Access ou MC-CDMA), também conhecido como OFDM-CDMA, já faz a separação dos usuários. O manual de planejamento de Alocação de Canal Fixo (FCA) é simplificado, ou esquemas de Alocação Dinâmica de Canal são evitadas. 4.3.7 – Diversidade Espacial pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  33. 33. 27 As redes de freqüência única (Single Frequency Networks ou SFN) são uma forma de transmitir macrodiversidade, pois várias transmissões simultâneas reforçarão a cobertura sobre uma área metropolitana. Elas usam o espectro disponível mais eficientemente do que as redes de broadcast multi-freqüênciais (MFNs) convencionais onde um conteúdo é replicado em diferentes freqüências de portadoras. OFDM pode ser combinada com outras formas de diversidade espacial, como por exemplo antenas dispostas e canais MIMO. Isso é feito no padrão Wireless LAN 802.11n. 4.4 – Sumário das Vantagens do OFDM  Ortogonalidade elimina diafonia entre os subcanais;  Quase toda a banda disponivel pode ser utilizada;  Equalização simplificada – coeficiente único de multiplicação de sub-canais;  Robusto contra interferências co-canal na transferência de vários sub- canais  Robusto contra desvanecimento causado por propagação multipercurso;  Alta eficiência espectral, próximo à taxa de Nyquist;  Implementação eficiente usando FFT para modulação e demodulação;  Componentes de processamento digital baratos calculam FFT eficientemente;  Baixa sensibilidade sincronização de erros;  Não é requerido receptor de sub-canal modificado;  Facilita redes de freqüência simples, como transmissão por macro- diversidade; 4.5 – Sumário das Desvantagens do OFDM  Sensibilidade ao efeito Doppler;  Sensibilidade ao desalinhamento nos osciladores TX-RX;  Sensibilidade a problemas de sincronização de freqüências – exigência entre transmissor e receptor;  Consumo de energia do transmissor ineficiente, devido a necessidade de um amplificador linear de energia. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  34. 34. 28 5 – MIMO 5.1 – Definição sintética de MIMO A tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output), pronuncia-se “my-mo”, quebra a barreira dos 100Mbps em transmissões wireless. O MIMO utiliza múltiplas antenas para transmissão e recepção para melhorar o desempenho. Quando dois transmissores e dois ou mais receptores são usados, dois canais de transmissão podem ser transmitidos duplicando a taxa de transferência de dados, além de aumentar a distância entre os equipamentos. O padrão IEEE 802.11n utiliza a tecnologia MIMO que no mínimo pode duplicar a taxa de transmissão de 54Mbps dos padrões 802.11a e 802.11g para 108Mbps. MIMO traz aumento de throughput e de alcance de um link sem necessidade de banda adicional ou mais alimentação de energia, traz maior eficiência espectral (maior taxa bps por largura de banda em hertz) e ainda dá maior confiabilidade e diversidade (menor atenuação de sinal). Por todas estas propriedades, o MIMO é uma importante parte da comunicação sem fio via modem nos padrões IEEE 802.11n (Wi-fi), 3GPP Long Term Evolution, WiMAX e HSPA+. 5.2 – Funções do MIMO MIMO pode ser sub-dividido em três categorias principais, pré-codificação (precoding), multiplexação espacial (spatial multiplexing ou SM) e codificação de diversidade (diversity coding). 5.2.1 – Pré-codificação Na definição mais estrita, pré-codificação consiste na formação das múltiplas emissões a serem transmitidas. Em termos mais gerais, é considerado todo o processamento espacial que ocorre no transmissor. Na formação em camada única (single-layer beamforming), o mesmo sinal é emitido a partir de cada uma das antenas de transmissão com ponderação de fase (e às vezes ganho) apropriada de tal forma que a potência do sinal seja maximizada na entrada do receptor. Os benefícios são o aumento do ganho do sinal recebido, através de sinais emitidos por antenas diferentes que se somam construtivamente, e a redução do efeito de enfrequecimento do sinal (multipath fading). Na ausência pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  35. 35. 29 do espalhamento (scattering), a pré-codificação resulta em um padrão bem definido de direção, mas, em células típicas as emissões convencionais não perfazem boa analogia. Quando o receptor tem várias antenas, a pré- codificação não pode simultaneamente maximizar o nível de sinal em todas as antenas de recepção. Neste caso, a pré-codificação com vários fluxos é utilizada, o que requer o conhecimento de informações de estado de canal (channel state information ou CSI) no transmissor. 5.2.2 – Multiplexação Espacial A multiplexação espacial requer configuração de antena MIMO. Um sinal de alta taxa é dividido em múltiplos fluxos de menor taxa sendo cada um então transmitido de uma antena de transmissão diferente no mesmo canal de freqüência. Se esses sinais chegam na matriz de antenas receptoras com assinaturas espaciais suficientemente diferentes, o receptor pode separar esses fluxos em (quase) canais paralelos. A multiplexação espacial é uma técnica muito poderosa para aumentar a capacidade dos canais com maior razão sinal ruído (signal noise ratio ou SNR). O número máximo de fluxos espaciais está limitado ao menor número de antenas no transmissor ou no receptor. A multiplexação espacial pode ser usada com ou sem conhecimentos de canal de transmissão. Também pode ser usada para a transmissão simultânea para vários receptores, conhecida como a divisão de espaço de múltiplo acesso (space division multile Access). Ao se fazer a programação dos receptores com diferentes assinaturas espaciais, uma boa “separabilidade” poderá ser assegurada. 5.2.3 – Codificação de Diversidade As técnicas de codificação de diversidade são usadas quando não há conhecimento dos canais no transmissor. Nos métodos de diversidade, um fluxo único (diferentemente dos vários fluxos na multiplexação espacial) é transmitido, mas o sinal é codificado usando uma técnica chamada codificação espaço-tempo (space-time coding). O sinal é emitido a partir de cada uma das antenas de transmissão, com codificação totalmente (ou quase) ortogonal. A diversidade de codificação explora o desvanecimento independente nos links de múltiplas antenas para aumentar a diversidade de sinal. Como não há pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  36. 36. 30 conhecimento dos canais, não há nenhum ganho na formação das emissões para transmissão ou na matriz de antenas receptoras pela diversidade de codificação. A multiplexação espacial, entretanto, poderá ser combinada com a pré- codificação quando o canal for conhecido no transmissor, ou combinado com a codificação de diversidade quando a confiabilidade na decodificação for um fator compensatório. 5.3 – Do serviço 802.11g para 802.11n Figura 49 – Equipamentos 802.11n. Fonte: Entendendo o Padrão 802.11n por Carlos E. Morimoto Com o ponto de acesso e placa 802.11n, ambos com três antenas somando todas as melhorias, foi possível aumentar tanto a velocidade de transmissão quanto o alcance. A velocidade nominal subiu de 54 para 300 megabits (600 megabits nos APs 4x4, capazes de transmitir 4 fluxos simultâneos) e o uso de múltiplos fluxos de transmissão torna o alcance do sinal quase duas vezes maior. Para atingir taxas de transmissão tão altas, o 802.11n combina uma série de melhorias. A primeira é a redução do guard interval (o intervalo entre as transmissões) de 800 ns para 400 ns, o que resulta em um ganho de cerca de 11% na taxa de transmissão. A ele se soma o aumento no número de subportadoras (subcarriers) para a transmissão de dados de 48 para 52, o que resulta em um ganho proporcional na taxa de transmissão. Somando os dois com uma melhoria no algoritmo de transmissão de erros, foi possível chegar a uma taxa de transmissão de 72.2 megabits por transmissor (usando um único canal). Se as melhorias parassem por aí, o 802.11n ofereceria um ganho de apenas 33% sobre o 802.11g, o que ofereceria poucos ganhos na prática. Daí em pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  37. 37. 31 diante, os ganhos se baseiam no uso de "força bruta", combinando o uso de vários rádios e de dois canais simultâneos. É aí que entra o MIMO. Graças ao uso do MIMO, os pontos de acesso 802.11n podem utilizar dois ou quatro fluxos simultâneos, o que dobra ou quadruplica a taxa de transmissão, atingindo respectivamente 144.4 e 288.8 megabits. A princípio, o uso de diversos transmissores, transmitindo simultaneamente na mesma faixa de freqüência parece contra produtivo, já que geraria interferência (como ao ter várias redes operando no mesmo espaço físico), fazendo com que os sinais se cancelassem mutuamente. O MIMO trouxe uma resposta criativa para o problema, tirando proveito da reflexão do sinal. A idéia é que, por serem transmitidos por antenas diferentes, os sinais fazem percursos diferentes até o receptor, ricocheteando em paredes e outros obstáculos, o que faz com que não cheguem exatamente ao mesmo tempo. O ponto de acesso e o cliente utilizam um conjunto de algoritmos sofisticados para calcular a reflexão do sinal e assim tirar proveito do que originalmente era um obstáculo: 5.4 – MIMO, MISO e SIMO Várias são as vantagens de se utilizar múltiplas antenas ao invés de uma. A terminologia é “M” para Múltiplo, “S” para única, “I” para input e “O” para output. Entretanto, os termos input e output são relativos às transmissões no ar e não aos equipamentos. Essa notação particular, múltiplos inputs (MI) significa que múltiplos transmissores enviam múltiplos fluxos de dados no ar; Múltiplos outputs (MO) significa que múltiplos receptores estão recebendo múltiplos fluxos de dados através do ar. A figura mostra as formas possíveis de transmissão e recepção utilizando a tecnologia de múltiplas transmissões e recepções. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  38. 38. 32 Figura 20 – Diferentes formas de tx/rx wireless – Fonte: http://computer.yourdictionary.com/mimo Todas as formas de comunicação estão contempladas, satisfazendo as condições de topologia mista da comunicação ponto-a-ponto e ponto- multiponto, além de ubíquita. Amplamente utilizado por rádios WiMAX, o MIMO auxilia muito o tráfego de dados mais denso como é o caso de streaming de vídeo. Independentemente do conteúdo, sejam canais de TV aberta, Pay-TV, CATV, CFTV, IPTV ou fotos e filmes amadores pela internet, desde que digitalizados, serão tratados como dados trafegando via TCP/IP. Os formatos poderão variar entre MJPEG, MPEG2, H.263, H.264, AVI, WMV, extensões proprietárias ou auto-executáveis, mas o empacotamento do OFDM usando MIMO via WiMAX nos traz uma combinação de qualidade e eficiência. 6 – WiMAX O WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) é uma tecnologia com presença maciça no mundo todo, mas no Brasil ele pouco se desenvolveu até hoje. Como meio de acesso a banda larga sem fio (Broadband Wireless Access ou BWA), o WiMAX reúne condições para se concretizar como plataforma comum padronizada no transporte de vídeo/imagens, voz e dados (triple play) com segurança e QoS num ambiente wireless. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  39. 39. 33 Figura 21 - Mapa de instalações WiMAX em todo o mundo atualizado em abril/2010. Fonte: Link: http://origin.library.constantcontact.com/download/get/file/1103610692385- 4/Worldwide+Map+of+Deployments+April2010.pdf 6.1 – As Tecnologias Wireless O WiMAX pode ser classificado com W-WAN (Wireless Wide Área Network), mas não é exclusivamente ponto a ponto. Ele pode operar na W-LAN (como hotspot), na W-MAN (como backhaul) ou na W-WAN (como backbone). pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  40. 40. 34 Figura 22 – Tecnologias wireless - Guia Técnico Cidades Digitais Mód.2 WiMAX – INATEL – pág.2 A cobertura dos serviços wireless também está em mais de uma camada e sua tecnologia depende da forma como é utilizada. Segundo a definição do próprio WiMAX Forum: “WiMAX não é uma tecnologia e sim uma marca de certificação, ou melhor, um selo de qualidade”. Isso significa que o WiMAX foi desenvolvido para operar em diversas topologias e formas diferentes, em LANs, MANs e WANs, conforme figura abaixo: Figura 23 – Cobertura das tecnologias wireless - Guia Técnico das Cidades Digitais – Módulo 2 WiMAX – INATEL – pág.3 pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  41. 41. 35 6.2 – Comparativo Wi-Fi com WiMAX Figura 24 – Comparativo Wi-Fi/WiMAX - Guia Técnico Cidades Digitais Mód.2 WiMAX – INATEL – p.4 Acima vemos que ambas as tecnologias são padronizadas pelo IEEE, utilizam a modulação OFDM que otimiza o espectro de freqüência e são amplamente aceitas pelo mercado e muito utilizadas em dispositivos embarcados. A diferença começa quando falamos do espectro de freqüência. WiMAX pode trabalhar em freqüências não licenciadas, mas também tem freqüências próprias. Outra vantagem é que a interferência co-canal que existia na canalização do Wi-Fi e que inexiste no WiMAX, pois foi desenvolvido para atuar em redes de longa distância, tem QoS total para todos tipos de serviço, prevê roaming, tem segurança total e pode ser utilizado freqüentemente sem gastos excessivos em infra-estrutura. Estes fatores colocam o WiMAX em uma posição de destaque e polêmica entre as tecnologias emergentes da atualidade. 6.3 – Tecnologia do WiMAX O WiMAX não conflita com o padrão 802.11 (WiFi) mas o complementa. Como o padrão IEEE 802.16 utiliza o mesmo LLC (Logical Link Controller baseado no padrão IEEE 802.2) de outras redes LANs e WANs, é possível o roteamento pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  42. 42. 36 entre eles. Por ser um complemento do WiFi também é possível incluir outros protocolos das redes Ethernet (802.3), token-ring (802.5) e outras tecnologias não padronizadas pelo IEEE mas que usam o LLC, incluindo o FDDI e o cable modem (DOCSIS). A solução da Intel para o WiMAX com acesso fixo opera nas freqüências de 2.5-GHz, 3.5-GHz e 5.8-GHz. Essa tecnologia é uma alternativa para o cable modem, vários tipos de transmissão xDSL, serviços multiplexados tipo E1 e serviços oferecidos por fibra óptica. A revisão IEEE 802.16e é uma extensão do 802.16-2004 com o objetivo de adicionar portabilidade e habilitar os clientes móveis para acesso direto a redes WiMAX. O 802.16e usa a técnica de multiplexação OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), que é similar ao OFDM. No caso do IEEE 802.16-2004, o sinal do OFDM é dividido em 256 canais contra os 64 canais do IEEE 802.11. Um aspecto importante do IEEE 802.16 é que ele define uma camada MAC (Media Access Control) que suporta múltiplas especificações da camada física (PHY). Isto é crucial para que os fornecedores de equipamentos possam diferenciar suas ofertas de serviços. 6.4 – Aplicações do WiMAX 6.4.1 – WiMAX como conexão WAN (Topologia Ponto-a- ponto) A combinação entre as tecnologias WiFi e WiMAX é representada na figura a seguir, onde se aproveita os baixos custos do WiFi para as conexões entre os clientes móveis de um prédio e a conexão WAN através de WiMAX até o provedor de Internet. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  43. 43. 37 Figura 25 – WiMAX como conexão WAN - Eduardo Mayer Fagundes – Link: www.efagundes.com Figura 26 – Topologia de rede fixa com backhaul ponto-a-ponto WiMAX e clientes finais Wi-Fi. 6.4.2 – WiMAX como alternativa de conexão de gateways Wi-fi Mas o WiMAX também é alternativa de conexão direta com gateways WiFi, a exemplo de conexões do tipo E1 e DSL. Nesse caso, o gateway WiFi já possui um chipset que se comunica diretamente com a antena do WiMAX, evitando a instalação de uma outra antena exclusiva para o WiMAX. Figura 27 – WiMAX como alternativa de conexão de gateways WiFi – Eduardo Mayer Fagundes – Figura 28 Andrew Company e Artigo “Funcionamento do WiMAX Parte 1 por Valdecir Lima (Gestor TI - CEASA) - Fortaleza, CE – 22/10/08 – Link: http://tihoje.blogspot.com/2008/10/.html 6.4.3 – WiMAX como alternativa para conexões com clientes No próximo exemplo a rede wireless combina conexões em WiFi e WiMAX numa mesma rede, o que é possível porque ambos utilizam o mesmo protocolo LLC. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  44. 44. 38 Figura 29 – WiMAX como alternativa para conexão com clientes - Eduardo Mayer Fagundes – Link: www.efagundes.com; Figura 30 – Topologia de rede fixa com backhaul mesh WiMAX e clientes finais Wi-Fi em áreas privadas. 6.5 – O WiMAX nas camadas OSI física e de enlace O Comitê 802 do IEEE, (Institute of Electrical and Electronics Engineers) dos Estados Unidos, desenvolveu e publicou uma série de normas para redes locais (LANs) e Metropolitanas (MANs) que foram adotadas mundialmente inclusive pela ISO (International Organization for Standardization). As normas desenvolvidas pelo IEEE para o padrão 802.16 são ilustradas na figura 10, conforme o padrão OSI. pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!
  45. 45. 39 Figura 31 – Pilha de protocolos no padrão OSI – Fonte:TELECO Inteligência em Telecomunicaçãoes Seção Tutoriais Banda Larga - Wi-Fi e WiMAX II: Padrões IEEE 802.16/ Fig.10 FIGUEIREDO 2008. Link: http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialww2/pagina_4.asp 6.5.1 – Protocolos 802.16 Os protocolos apresentados no padrão IEEE 802.16 podem ser classificados, no modelo OSI, nos níveis: Usuário, Controle e Gerência. Conforme a figura 11, é possível notar que existem 2 camadas, MAC (Medium Access Control – Controle de Acesso ao Meio) e PHY (Physical Layer – Camada Física), onde a camada MAC possui três sub-camadas, CS (Service-Specific Convergence Sublayer – Sub-camada de Convergência Específica), CPS (Common Part Sublayer – Sub-camada de Convergência Comum) e SS (Security Sublayer – Sub-camada de Segurança). Figura 32 - Pilha de protocolos do IEEE 802.16 – Fonte:TELECO Inteligência em Telecomunicaçãoes Seção Tutoriais Banda Larga - Wi-Fi e WiMAX II: Padrões IEEE 802.16/ Fig.11 FIGUEIREDO 2008. Link: http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialww2/pagina_4.asp Essas camadas têm as seguintes funções:  Subcamada de convergência: Transformação ou mapeamento de dados da rede externa em SDU’s (Service Data Unit) MAC. Oferece suporte a ATM (Asynchronous Transfer Mode) e protocolos baseados em pacotes;  Parte Comum da Subcamada MAC: Funcionalidade do núcleo MAC do sistema de acesso, alocação de largura de banda, estabelecimento e manutenção de conexão; pdfMachine Is a pdf writer that produces quality PDF files with ease!Produce quality PDF files in seconds and preserve the integrity of your original documents. Compatible across nearly all Windows platforms, if you can print from a windows application you can use pdfMachine. Get yours now!

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