Wi-Fi e WiMAX III: As Tecnologias de Rede Sem Fio Esta série de tutoriais apresenta um estudo de algumas das tecnologias de transmissão de dados através desistemas de comunicação sem fio, wireless, utilizadas em redes. Nos sistemas wireless atuais observa-se umaalta qualidade de transmissão de dados aliada a comunicação através de distâncias cada vez maiores. Dentre essas tecnologias, o WiFi (Padrão IEEE 802.11) e o WiMax (Padrão IEEE 802.16) se destacam,apresentando características que são comparadas no decorrer deste trabalho, mostrando como elascoexistem e complementam-se de modo a prover soluções integradas para o acesso às redes decomunicação. Este tutorial parte III apresentará as diferenças existentes entre as tecnologias WiFI e WiMax, e a seguir apesquisa exploratória de aplicações práticas dessas tecnologias, composta por uma descrição dos principaisparâmetros relacionados ao projeto de um sistema de rede wireless, incluindo ainda valores empíricosobtidos através de pesquisa junto a empresas que já utilizam esse tipo de solução. Esta série de tutoriais foi desenvolvida a partir do Trabalho de Graduação Interdisciplinar “Comparaçõesentre as Tecnologias WiFi e WiMax: Um Breve Estudo Exploratório” elaborado pelo Anderson e peloBruno, para ser apresentado à Faculdade de Computação e Informática, da Universidade PresbiterianaMackenzie, como exigência parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Sistemas de Informação.

Anderson Porto da Silva Bacharel em Sistemas de Informação pela Universidade Presbiteriana Mackenzie. Atuou como Programador ASP e Javascript na Aborígine S.A., exercendo atividades de desenvolvimento depáginas interativas, com comunicação bancária. Email: and_porto@hotmail.com

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Bruno Tarouco Álvares Soares Bacharel em Sistemas de Informação pela Universidade Presbiteriana Mackenzie (2008) e Técnico emInformática pelo Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial (SENAC, 2005). Atuou como Técnico de Informática na CODY Informática, exercendo atividades de instalação de hardwaree software em computadores e redes nos ambientes Windows e Linux e como Estagiário no Banco ABNAMRO Real AS, exercendo atividades de consolidação e auditorias de dados em aplicativos do tipo bancode dados e planilhas. Atuou também como Técnico de Telecomunicações Junior na Ericsson Serviços deTelecomunicações LTDA, exercendo atividades de operação e análise de problemas de sistemas detelecomunicações. Atualmente trabalha como Solution Integrator Junior na Ericsson Serviços de Telecomunicações LTDA,exercendo atividades de implantação e integração de sistemas de telecomunicações. Email: bruno_tas@yahoo.com.br

Categorias: Banda Larga, Redes de Dados Wireless

Nível: Introdutório Enfoque: Técnico

Duração: 20 minutos Publicado em: 27/04/2009

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Wi-Fi e WiMAX III: Introdução Nos últimos anos, as redes de computadores tem se popularizado. Há basicamente dois tipos de redes: redescom fio, utilizando meios físicos de comunicação (cabos) e redes sem fio que utilizam o ar como meio decomunicação, onde trafegam sinais de rádio-freqüência e a transmissão e recepção ocorre através deantenas, sistema Wireless. Entre os possíveis sistemas de comunicação para redes wireless pode-se destacar o sistema WiFi (Wireless

Fidelity), e o sistema WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Com a popularização recente da tecnologia WiFi nas redes locais, os usuários finais tem acesso a conexão dea banda larga, visto que, o sistema permite que dispositivos se conectem à rede local (LAN – Local Area

Network) e à Internet a velocidades de até 54 Mbit/s (banda larga), livres de cabos e com portabilidade,porém sem mobilidade plena, ainda que restrita a 100 metros de cada ponto de acesso. O WiMax, por sua vez, integra infra-estruturas de redes que vão desde as redes de área local sem fio (LAN)até as redes metropolitanas (MAN – Metropolitan Area Network), estas sendo seu principal foco. Embora oWiMax não proporcione um novo mercado, o sistema permite a utilização da tecnologia wireless associada aredução de custos quando comparada com soluções já existentes, possibilitando o crescimento desse tipo demercado. Os custos são menores com o WiMax, pois o seu alcance (pode-se atingir até 50 km da antena deacesso) é muito superior quando comparado ao seu antecessor o WiFi. O presente trabalho de pesquisa exploratória apresenta uma descrição de duas empresas que já utilizam osistema de transmissão WiMax em cenários diferentes e também será visto um estudo feito na universidadePontifica em Campinas. Uma dessas empresas migrou de uma rede padrão (cabeada) para a rede sem fio,WiMax. A segunda empresa estudada migrou do WiFi para o WiMax, porém a solução adotada foi umaintegração entre os dois sistemas de transmissão de dados sem fio. Já a universidade, implementou em umcenário parecido com o segundo caso que será estudado, em um processo de integração das duastecnologias, WiMax e WiFi. Objetivo Tecnologias de comunicação quando utilizam meios físicos de comunicação como pares telefônicos, fibra-ótica, ADSL e cable-modem estão disponíveis para construção de redes, porém, sua utilização não permitesuprir acesso com mobilidade. Essa é a motivação para a pesquisa de tecnologias alternativas de baixo custoque tenham potencial para atender esse tipo de demanda conhecida como comunicação wireless. As tecnologias atuais para a implantação de redes locais sem fio (Wireless Local Area Networks - WLANs)permitem a operação desse tipo de sistema em taxas de transmissão de dados relativamente altas quandocomparadas às outras redes sem fio, como por exemplo, Bluetooth. Essas altas taxas de transmissão têminteressado até operadoras de redes celulares, as quais começam a ver as redes IEEE 802.11 como umcomplemento às suas redes de acesso. Atualmente, a pesquisa de soluções de comunicação de baixo custopara redes de computadores é um dos tópicos mais importantes na área de telecomunicações. O objetivo deste trabalho é estudar redes de comunicação sem fio, especificamente os sistemas WiFi eWiMax, observando sua operação, apresentando ainda uma avaliação de desempenho desse tipo de sistemawireless através da pesquisa exploratória onde são apresentados alguns parâmetros de desempenho e aavaliação de sistemas práticos em funcionamento.

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Justificativa do Estudo O interesse pelo tema baseia-se na sua atualidade e na possibilidade de afetar o cotidiano das pessoas, quepossuem acesso à Internet rompendo as fronteiras territoriais e culturais, não limitando o acesso a paísessubdesenvolvidos ou cidades distantes de grandes metrópoles, além de trazer novas oportunidades detrabalho na área tecnológica. O tema WiMax representa a capacidade de conectar grandes áreas geográficas sem a necessidade deinvestimentos em infra-estrutura de alto custo, mobilidade e acesso a banda larga para um grande número deusuários, além de apresentar promessas para permitir a inclusão digital em todo mundo, principalmente nospaíses e nas áreas subdesenvolvidas. Metodologia adotada A metodologia adotada na formulação deste estudo é apoiada em pesquisas realizadas em artigos e livrostécnicos, que abrangem o assunto de WiMax, utilizando essas informações técnicas e teóricas como basepara a realização do trabalho, além de pesquisas realizada nas empresas Casas Bahia Comercial Ltda eDiveo Broadband Networks Inc, auxiliando na elaboração da Pesquisa Exploratória. Estrutura do Estudo O tutorial parte I apresentou o padrão WiFi, definido pela recomendação IEEE 802.11, descrevendoinicialmente os conceitos de redes e a seguir as características principais da tecnologia WiFi. O tutorial parte II apresentou o padrão Wimax, definido pela recomendação IEEE 802.16, descrevendo osconceitos e as características principais da tecnologia, as recomendações desenvolvidas pelo IEEE e noçõesde propagação e segurança. Este tutorial parte III apresenta as diferenças existentes entre as tecnologias WiFI e WiMax , e a seguir apesquisa exploratória de aplicações práticas dessas tecnologias, composta por uma descrição dos principaisparâmetros relacionados ao projeto de um sistema de rede wireless, incluindo ainda valores empíricosobtidos através de pesquisa junto a empresas que já utilizam esse tipo de solução. A presente pesquisa exploratória realizada se desenvolveu através das seguintes etapas:

Definição de parâmetros relativos aos sistemas em estudo para a avaliação de desempenho. Nesseponto da pesquisa, foi possível levantar as informações sobre: área de cobertura do sinal, número deacessos simultâneos à rede, velocidade de acesso, taxa de transmissão dos dados, índice de aprovaçãodos usuários, qual a modulação utilizada e o índice de aprovação dos usuários.Elaboração de questionário de pesquisa a ser apresentado aos usuários corporativos das soluçõeswireless em estudo. Para obter esses resultados, foi necessário desenvolver um questionário com 37questões, e através das respostas obtidas foi possível estruturar as informações necessárias para odesenvolvimento coerente dessa pesquisa exploratória. Esse questionário foi enviado para 4 empresasdistintas: Casas Bahia Comercial Ltda, Diveo Broadband Networks Inc, GlobalWave Telecom ePrefeitura de São Caetano do Sul, porém, obteve-se êxito em apenas duas delas, Casas BahiaComercial Ltda e Diveo Broadband Networks Inc. Os dados sobre a Pontifícia Universidade Católicade Campinas foram estudos e estruturados por Carlos Saldanha, tornando assim possível a suautilização.

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Coleta e organização dos resultados das pesquisas.Comparação de resultados.

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Wi-FI e WiMAX III: Diferenças entre as Tecnologias Esta seção descreve as diferenças técnicas entre os padrões IEEE 802.11 a partir do WiFi, e IEEE 802.16através do WiMax, seu posicionamento e avalia os padrões e a tecnologia associada com diversos modelosde utilização. A diferença entre esses dois tipos de acessos metropolitanos, é que o WiMax é nada menos do que umaevolução do WiFi. Os WISP’s (Wireless Internet Service Provider - provedores de serviços de Internetwireless) têm buscado tecnologias wireless que possibilitem o acesso metropolitano wireless. O acesso às áreas muito remotas, ou que sejam muito difíceis ou dispendiosas de alcançar, com as infra-estruturas cabeadas tradicionais (como a fibra) requer novas tecnologias e uma abordagem distinta. O Comitê 802 do IEEE tem os seguintes grupos de trabalho ativos trabalhando na elaboração de normas deredes sem fio (Wireless), conforme apresentado na tabela 1.

Tabela 1: Redes wireless.

Grupo Tema Tecnologia

802.11 Wireless LAN (WLAN) WiFi

802.15 Wireless Personal Area Network (WPAN) Bluetooth, entre outras.

802.16 Broadband Wireless Access (BBWA) WiMax

802.20 Mobile Wireless Access Mobile-Fi

Fonte: TELECO 2008.

A figura 1 mostra as organizações de padronização de wireless, os padrões, e suas capacidades (largura debanda e distância).

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Figura 1: Redes Wireless.

Fonte: LIMA 2008.

As três organizações de padronização na figura são:

Projeto de Parceria para a Terceira Geração (3GPP).Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE).Instituto Europeu de Normas de Telecomunicações (ETSI).

Os padrões do IEEE e do ETSI são interoperáveis e seu foco é, principalmente, as redes wireless baseadasem pacotes (packets). O padrão do 3GPP viabiliza os sistemas de comunicação móvel por celular e deterceira geração(LIMA 2008). O WiFi como opção para implantação em áreas metropolitanas, trata da interoperabilidade entre produtosbaseados no padrão IEEE 802.11, com as revisões específicas. Foi projetado para a cobertura wireless deáreas locais. Os produtos WiFiassociados com a opção de implantação do acesso metropolitano utilizam duas freqüênciasde rádio diferentes:

O padrão 802.11a utiliza 5 GHz em uma interligação de AP (Access Point- Ponto de acesso) para AP(INTEL 2004).Os padrões 802.11b e 802.11g utilizam 2,4 GHz e são interoperáveis.

Os padrões IEEE 802.11a, 802.11b e 802.11g utilizam distintas faixas de freqüência (tabela 12). Osdispositivos baseados nestes padrões não trazem interferência entre si. Por outro lado, dispositivos embandas distintas não podem se comunicar. Por exemplo, um rádio IEEE 802.11a não pode se comunicar comum rádio IEEE 802.11b.

Tabela 2: Visão geral dos padrões WiFi.

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Padrão WiFi Freqüência Modulação

802.11a 5 GHz OFDM

802.11b 2,4 GHz DSSS

802.11g 2,4 GHz OFDM

Fonte: INTEL 2004.

Os principais benefícios de se usar o WiFi é poder obter flexibilidade em relação a instalações cabeadas,utilizar produtos do padrão IEEE 802.11 de ‘prateleira’ onde estão disponíveis e seu investimento inicial temcusto racional para pequenas implantações. Tem como restrições o WiFi, a necessidade de uma grande base de assinantes para cobrir áreas maiores, oQoS padronizado para WiFinão estará disponível antes da implementação do padrão IEEE 802.11e, sualargura de banda compartilhada, e os requisito estimado de latência (figura 2).

Figura 2: Rede de malha IEEE 802.11.

Fonte: INTEL 2004.

Já o WiMax quando se utiliza para acesso metropolitano, tem como característica dois padrões: fixo (IEEE802.16d) e móvel (IEEE 802.16e). O primeiro padrão pode ser referido como “wireless fixo”, porque utiliza uma antena montada no local doassinante. A antena é armada em um telhado ou poste, de forma idêntica ao disco receptor de televisão porsatélite. Este padrão também trata de instalações internas, sendo que neste caso ele pode não ser tão robustoquanto nas instalações externas. (NAVES 2008) O padrão fixo do WiMax é uma emenda à especificação do primeiro padrão o IEEE 802.16d voltada para omercado de mobilidade, que acrescenta portabilidade e a possibilidade dos clientes com adaptadores paraIEEE 802.16e se conectarem inteiramente à rede WiMax conforme o padrão (figura 3).

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Figura 3: Associação da rede WiMax.

Fonte: INTEL 2004.

Os principais benefícios do WiMax são o alcance e a escalabilidade. Por utilizar um protocolo de concessão-requisição de acesso que, em contraste com o acesso baseado em contenção usado no IEEE 802.11, nãopermite colisão de dados, e assim, aproveita a largura de banda disponível com mais eficiência. Juntas ascomunicações são coordenadas pela estação base (NAVES 2006). Outras características do WiMax quando comparado ao WiFi são:

Maior qualidade de serviço: permite que os WISPs assegurem a QoS aos clientes que a requerem eestabeleçam níveis de serviço para atender a diferentes requisitos dos clientes.Operação robusta com classe de operadora: quanto mais usuários são integrados, eles devem

compartilhar a largura de banda agregada, e sua capacidade individual diminui linearmente. Adiminuição, no entanto, é muito menos afetada do que a experimentada no IEEE 802.11. Recebendo onome de “acesso múltiplo eficiente”.Melhor conectividade do usuário: mantém mais usuários conectados em virtude de suas larguras

flexíveis de canal e modulação adaptativa.Suporte completo para o serviço WMAN: é capaz de comportar maior número de usuários e

oferecer taxas de transferência de dados maiores a distâncias maiores do que as implementações deúltima milha baseada no padrão IEEE 802.11.

As redes de malha WiFi estão impulsionando a demanda pelo WiMaxcom o aumento da proliferação doacesso wireless, aumentando a necessidade de soluções de backhaul (figura 4) com custo racional (NAVES2006).

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Figura 4: WiMax como opção de backhaul intra-malha.

Fonte: INTEL 2004.

O WiMaxpode ser usado para agregar redes WiFi(como topologias de redes de malha ou hotspots) e usuáriosde WiFiao back-end, como mostra a figura 5.

Figura 5: Backhaul WiMax para uma topologia de malha WiFi.

Fonte: INTEL 2004.

Conclui-se que o WiMax apresenta a melhor solução de banda larga e com custo mais racional, porque ocusto de implantação e provimento de serviços tradicionais de banda larga tem custo proibitivo. O WiMax ébaseado nos padrões do IEEE e produtos certificados para WiMax são interoperáveis entre os fornecedores.

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(NAVES 2006). Vantagens do WiMax A tecnologia WiMax proporciona maior alcance, não necessitando de uma via direta entre os elementosinterconectados, e permite que o acesso a Internet chegue a áreas sem grande infra-estrutura como nas zonasrurais. O WiMax permite que seja reservada uma banda para utilização de dados, e o seu padrão integra afuncionalidade de QoS (Quality of Service), que seria a capacidade de garantir a qualidade de umdeterminado serviço para o usuário. Desvantagens do WiMax Como as antenas utilizadas em alguns dispositivos para captar os sinais são significativamente pequenas,para que estas capturem o sinal do WiMax seria necessário aumentar a sua potência, o que poderia provocarinterferências com outros dispositivos sem fio que utilizarem a mesma freqüência. Para a exploração de serviços usando essa tecnologia, é necessária a aquisição de licenças para prestaçãodesses serviços (e de licença de uso de suas bandas) através da empresa registrada no país.

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Wi-Fi e WiMAX III: Case 1 - Diveo A Diveo Broadband Networks Inc. é um provedor de soluções que fornece infra-estrutura para implementar,integrar e gerenciar soluções completas de telecomunicações e data centers para empresas de pequeno,médio e grande porte. Com sede em Fort Lauderdale, Estados Unidos, a empresa mantém operações e trêscentros de informações (Data Centers) interligados por uma rede panregional — Brasil, Colômbia e México— e destaca-se pelo acompanhamento constante da evolução e necessidades de seus clientes, oferecendoprodutos e serviços de última geração e rapidez na entrega e implementação. No Brasil e na Colômbia, assoluções em Telecomunicações são disponibilizadas através de uma rede wireless de alta velocidade econfiabilidade, com freqüências licenciadas. A Diveo do Brasil Telecomunicações iniciou suas operações em 1999 e é a filial mais representativa daDiveo Broadbands Networks Inc., criada em 1996, contando com mais de mil clientes no país. A companhiaestá presente em sete cidades brasileiras: São Paulo, Porto Alegre, Curitiba, Rio de Janeiro, Belo Horizonte eBrasília. A empresa no Brasil possui em torno de 300 funcionários e tem uma perspectiva de crescimento nopaís, através das novas tecnologias que estão sendo implantadas em diversos setores, sendo uma delas oWiMax. São apresentadas na tabela 3, as soluções oferecidas pela Diveo BR, em cada um de seus negócios:

Tabela 3: Soluções oferecidas pela Diveo BR.

Telecom Data Center

- Circuitos “Clear Channel” (DBA)- Internet Dedicada (DBI)- Internet Sob Demanda (DiveoFlex)- VPN IP MPLS- VPN IP MPLS com QoS- LAN-to-LAN- VoIP- Shared Hosting

- Diveo Voice Solution

- Colocation (“Compartilhamento de Localização”)- Colocation Monitorado- Colocation Gerenciado- Trânsito IP- Hosting Dedicado- Continuidade de Negócios- Monitoração de Aplicações- Diveo Exchange

WiMax – Produtos e Serviços A empresa Diveo, oferece alguns serviço relacionados ao WiMax (Easy Link e Easy Net), a empresaslocalizadas próximas a suas instalações em São Caetano do Sul, como as Casas Bahia e a PrefeituraMunicipal de São Caetano do Sul. Esses serviços serão descritos detalhadamente nos itens seguintes. Easy Link – Acesso a Internet O Easy Link Diveo é um produto desenvolvido com a mais recente tecnologia de redes wireless (WiMax),incorporando toda a infra-estrutura para acesso à Internet que a Diveo oferece a seus clientes. Os diferenciais de infra-estrutura e tecnologia da Diveo permitem a oferta de soluções com índices dedisponibilidade muito superiores aos apresentados no mercado. O produto propicia o estabelecimento de soluções robustas que atendem às necessidades mais críticas dos

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clientes e que se caracterizam pela simplicidade de operação e implantação: com ele, o acesso integrado àInternet dispensa a utilização roteadores e oferece ao cliente a possibilidade de uso de portas Ethernet. Estádisponível nas velocidades de 512 Kbit/s a 1 Mbit/s. Visão geral Acesso à Internet com alta disponibilidade e performance para os seus negócios.

Rápida instalação: rede wireless de alta velocidade e confiabilidade.Transmissão full duplex.Velocidades de 512 Kbit/s a 1 Mbit/s.Acordo de nível de serviço (SLA - Service Level Agreement) garantido em contrato.One-stop-shop: acesso à Internet, domínio próprio, IP fixo, hospedagem e e-mails numa única oferta.Serviços de monitoração e gerenciamento ininterruptos.Suporte técnico 24x7x365, voltado ao segmento corporativo.Custo acessível.

Benefícios O Easy Link Diveo oferece:

Velocidade e simplicidade de instalação;Alta performance garantida e transmissão de dados full duplex: a mesma velocidade paradisponibilização (upload) e cesso (download) à informação;Alta confiabilidade do serviço com disponibilidade garantida em contrato (SLA);One-stop-shop: acesso à Internet, domínio próprio, IP fixo, hospedagem e e-mails com um únicoprovedor;Know how e confiabilidade comprovada pela carteira de clientes Diveo;Política de peering agressiva e gateway com as principais operadoras brasileiras;

A quem se destina O Easy Link Diveo é uma solução de acesso à Internet destinada a pequenas e médias empresas interessadasem produtos que ofereçam tranqüilidade, segurança e confiança para seu negócio com um custo maisacessível, além de suporte e atendimento pós-venda 24 horas por dia, todos os dias da semana. Por isso, é asolução ideal para empresas que utilizam ou ofertam algum serviço na Internet e para as quais qualquerperíodo de indisponibilidade na rede torna-se crítico. Easy Net – VPN O Easy Net Diveo é a solução para estabelecimento de redes corporativas com tecnologia WiMax. É aalternativa de VPN (Virtual Private Network) MPLS (Multiprotocol Label Switching) com índices deperformance e economia acima da média do mercado, além do excelente nível de SLA e agilidade nasinstalações. O Easy Net é uma alternativa ao Frame Relay ou outros meios para estabelecimento de redes, com aprincipal vantagem de poder oferecer toda a facilidade do MPLS e as garantias do backbone IP Diveo. O produto propicia o estabelecimento de soluções robustas que atendem às necessidades mais críticas dos

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clientes e que se caracterizam pela simplicidade de operação e implantação: com ele, o acesso integrado àInternet dispensa a utilização de roteadores e oferece ao cliente a possibilidade de uso de portas Ethernet. Visão geral Solução de rede corporativa que permite integrar múltiplos pontos a múltiplos destinos.

Rápida instalação: rede wireless de alta velocidade e confiabilidade;Transmissão full duplex;Velocidades de 512 kbit/s a 1Mbit/s;Acordo de nível de serviço (SLA) garantido em contrato;Serviços de monitoração e gerenciamento ininterruptos;Suporte técnico 24x7x365, voltado ao segmento corporativo;Alta performance, segurança e economia;Custo acessível.

Benefícios O Easy Net Diveo oferece:

Estabelecimento de redes corporativas com baixo custo;Velocidade e simplicidade de instalação;Alta performance garantida e transmissão de dados full duplex: a mesma velocidade paradisponibilização (upload) e acesso (download) à informação;Alta confiabilidade do serviço com disponibilidade garantida em contrato (SLA);Know how e confiabilidade comprovada pela carteira de clientes Diveo;Interoperabilidade total com a solução VPN Diveo, independentemente da alternativa de última milhautilizada;

A quem se destina O Easy Net Diveo é uma solução de VPN destinada a todos os tipos de empresas interessadas em produtosque ofereçam tranqüilidade, segurança e confiança para seu negócio, além de suporte e atendimentopós-venda 24 horas por dia, todos os dias da semana. Implantação Após estudos realizados pela empresa, verificou-se que através da utilização das redes WiMax seria possíveluma ampliação da área de cobertura da rede, além de haver uma redução significativa no custo einvestimentos em transmissão de acesso. O projeto foi divido em etapas:

105 dias: utilizados para testes e homologações;90 dias: aprovações internas, autorizações de gastos para efetuar compra e entrega dos equipamentosnecessários;75 dias em implantação de unidades de acesso.

Foram necessárias alterações físicas em determinados hardwares para a implantação do WiMax, como por

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exemplo, no Backbone, onde houve a necessidade de inserção de novos equipamentos para que ocorresseuma integração com os equipamentos já existentes, além de criar novas unidades de acesso e uma interfaceusual. Esse novo conjunto de equipamentos foi denominado “Camada Adaptativa”. Nos locais onde sãoimplantadas as torres que fornecem o sinal WiMax, conhecidos como “sites”, que receberam as unidades deacesso, foram feitas as adaptações de energia elétrica e de rede, para recebimento dos mesmos, já nasinstalações dos clientes, não houveram necessidades de efetuar alterações. Os equipamentos utilizados possuem modulação OFDM 256, (técnica de modulação relacionada ao padrãoIEEE 802.16d), deste modo, sendo considerados “Pré-WiMax” por terem sido criados no decorrer dacriação do padrão IEEE 802.16d. Grande parte destes equipamentos foi fornecida pela Alvarion, empresaisraelense especializada em banda larga sem fio. A implantação foi efetuada por engenheiros especializados da empresa Diveo, por possuir funcionários como conhecimento necessário, não havendo nenhum tipo de contratação de serviço de terceiros. Em São Caetano do Sul, a empresa implantou 5 “sites” com unidades de acesso instaladas, onde cada siteabrange um raio de cobertura de 5 km. A área total pode ser determinada da seguinte forma:

Número de “sites” x área de um disco de 5 Km de raio, se considerado o alcance omnidirecional apartir de cada site.

A rede WiMax da Diveo possui um limite por unidade de acesso de 20 Mbit/s, contudo o limite por módulode assinante depende do modelo aí empregado, sendo definido para cada tipo de assinante em três modelos:com capacidades de 3 Mbit/s, 6 Mbit/s e 54 Mbit/s. (Nesse último caso, o limite fica sendo a taxa da unidadede acesso). O número de estações que podem ser conectadas na rede WiMax da Diveo, dependerá muito dabanda demandada pelo conjunto. A empresa possui casos com 40 assinantes por unidade de acesso, masainda há “folga” na respectiva unidade de acesso. Para que o cliente acesse o WiMax, é necessário que seja instalado módulo, denominado pela empresa comoSU (Subscriber Unit), que disponibiliza uma interface FastEthernet, a qual se pode plugar um computador,roteador, Ethernet switch e entre outros dispositivos, desde que disponham de conectividade Ethernet.Segundo Morimoto, “FastEthernet é o termo para vários padrões da Ethernet que levam o tráfego de dadosà taxa nominal de 100 Mbit/s, contra a taxa de transmissão de 10 Mbit/s da Ethernet original” (MORIMOTO2008). Segurança O controle de acesso a rede WiMax, é feito pela empresa Diveo através de uma criptografia AES (AdvancedEncryption Standard) de 128 bits, também conhecido como Rijndael, utilizado para criptografia de chavesimétrica. A empresa nunca teve nenhum problema relacionado a segurança e julga a criptografia AES comoum do principais fatores dessa afirmação. Resultados Os benefícios esperados com a utilização da rede WiMax, como ampliação da área de cobertura da rede,redução significativa no custo e investimentos em transmissão de acesso, foram significativamente atingidos. Um número superior a 98% dos usuários estão satisfeitos com essa nova tecnologia, principalmente por tersido complementar aos outros serviços oferecidos pela empresa, deste modo, não encontrando nenhuma

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resistência para ser introduzido na empresa e em alguns clientes. Os funcionários destacam ainda, a rapidezcomo essa rede foi implantada e a facilidade que os novos clientes possuem para utilizar os serviços daempresa voltados para o WiMax. A empresa estima ter um retorno deste investimento em um período de 15 a 18 meses e já apresenta novosprojetos para a expansão da rede WiMax, atingindo deste modo outras regiões comerciais, deste modopermitindo agregar novos clientes.

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Wi-Fi e WiMAX III: Case 2 - Casas Bahia As Casas Bahia Comercial Ltda foi fundada em 1952 e é hoje uma das maiores empregadoras do Brasil, commais de 55 mil colaboradores. Presente em dez estados (SP; RJ; MG; GO; RS; PR; SC; MS; MT; ES), alémdo Distrito Federal, a Casas Bahia multiplicou em pouco mais de uma década suas 250 filiais para as mais de550 atuais. O Centro de Tecnologia (CT) da Casas Bahia, localizado ao lado da matriz da empresa, em São Caetano doSul, controla, em tempo real, todas as operações das mais de 550 lojas e dos 7 centros de distribuição daCasas Bahia. Inaugurado em 2005, o CT foi projetado com o que há de mais moderno no mercado mundialde tecnologia da informação. O prédio do CT, de 8 mil m², abriga uma sala cofre, escritórios com estações de trabalho planejadas, salas deconvivência, de treinamento e de reuniões totalmente equipadas, cyber café e auditório, possuindo acesso arede WiMax em todos esses ambientes. O espaço comporta até 750 funcionários e circulação de mais de1000 pessoas por dia. Implantação O principal fator que motivou a empresa Casas Bahia Ltda a implantar a rede WiMax foi a mobilidadeofertada por este tipo de aplicação, permitindo que cada “site” possuísse a autonomia necessária para acessoà rede, além de uma redução de gastos com infra-estrutura, permitindo assim que a rede da empresa fosseampliada. O investimento apresentado para esta implantação foi através de parcerias com empresas de tecnologia,como por exemplo, a Diveo Broadband Networks Inc, minimizando gastos através das aplicações inclusasdas mesmas. Algumas alterações na rede interna foram efetuadas pelos profissionais da Casas Bahia com oauxílio de seus parceiros, apesar de ter sido modificações muito pequenas e adaptativas, para permitir acomunicação com a rede já existente (WiFi). Os primeiros testes da rede WiMax nas Casas Bahia, se deu inicio em 2007, na cidade de São Caetano doSul, onde se encontra o Centro de Tecnologia (CT) da empresa. Primeiramente, foram instalados 10 pontosde acesso mais o ponto concentrador na rede da empresa, contudo para efetuar alguns testes de upload edownload via rede WiMax, foram utilizados alguns pontos de acesso em uma unidade da Prefeitura de SãoCaetano do Sul, com boa recepção de sinal por ser bem localizada. Este teste devia apresentar uma taxa detransmissão de dados de 8 Mbit/s para a comunicação com os demais sites, deste modo se tornando oprincipal ponto a ser analisado para verificar o bom funcionamento da rede WiMax. A empresa utilizou uma freqüência de 5,8 GHz, que no Brasil não necessita de licença por ser umafreqüência aberta e também muito utilizada em outros países. Sua área de cobertura é de 85 km², contendodiversos sites para abrangir esse território. O número de acesso suportados na rede WiMax, depende dademanda alocada em cada BTS (Base Transceiver Station) também conhecido como ERB (Estação RádioBase). Atualmente 985 máquinas estão conectadas a rede WiMax da Casas Bahia e para poder conectarnesta rede, é necessário apenas que o hardware tenha conectividade Ethernet ou apresente uma placa deconectividade wireless. A rede WiMax utilizada é composta por uma antena interna ao site e uma IDU (Interface Data Unit) quecomuta este sinal para um cabo UTP (Unshielded Twisted Pair) categoria 5, permitindo assim que seja

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distribuído fisicamente através de switches e também por sinal WiFi para determinados pontos. Segurança A empresa Casas Bahia utiliza a mesma criptografia citada anteriormente na empresa Diveo, sendo esta aAES (Advanced Encryption Standard) de 128 bits. Além de julgar esse tipo de criptografia muito segura, aempresa nunca teve nenhum tipo de problema em sua rede WiMax, como invasões ou utilização indevida dosinal. Resultados Os principais benefícios esperados com a implantação da rede WiMax estão sendo atingidos, como aredução de custo, ampliação da rede de acesso entres as filiais, mobilidade e uma taxa de transmissão dedados de boa qualidade. A empresa informou que como esta nova tecnologia esta em fase deaperfeiçoamento, fica difícil determinar o ROI (Return On Investment – Retorno sobre o Investimento) paraeste tipo de aplicação, contudo a expectativa de retorno para este investimento, caso seja levado emconsideração a infra-estrutura e os equipamentos, o retorno se dá em 24 meses do investimento inicial. Através de uma pesquisa interna de satisfação, efetuada pela área técnica da Casas Bahia trimestralmente, épossível notar 100% de satisfação dos usuários através da utilização da rede WiMax, além de não terocorrido nenhum tipo de resistência a essa nova tecnologia, já que a implantação foi transparente, pois asalterações foram feitas em horários de não utilização da rede. Em relação à performance da rede, poucadiferença foi notada, apenas em dias que ocorrem fortes intempéries da natureza, como exemplo a chuva. A empresa manteve a sua rede WiFi em funcionamento em conjunto com a rede WiMax, pois a relaçãocusto x benefício demonstra que as duas tecnologias se completam. Não foi apresentado nenhum pontonegativo em relação ao WiMax, o único ser considerado uma barreira é a ausência de visada direta de algunspontos específicos dos locais considerados idéias, que pôde ser corrigido utilizando o WiFi.

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Wi-Fi e WiMAX III: Case 3 – PUC Campinas A Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUCCAMP) é uma universidade de natureza confessionale filantrópica, localizada na cidade paulista de Campinas. É a segunda maior universidade da cidade,contando com aproximadamente vinte mil alunos matriculados. Implantação Foi efetuado uma pesquisa exploratória por Saldanha (2007), sobre uma implantação da rede sem fiometropolitana e local, WMAN e WLAN, analisando os três serviços voz, dados e vídeo, convergentes nestaconexão, através de um enlace de rádio entre a Pontifícia Universidade Católica de Campinas e a Escola doSítio, situada a 4000 m, na região de Barão Geraldo (Bairro Jardim São Gonçalo, a rua Uirapuru, 820)apresentada na figura 6, onde já estavam instaladas antenas de recepção e transmissão no Laboratório deTelecomunicações da PUC-Campinas. A tecnologia empregada para a conexão WiMax utiliza freqüência de 5,8 GHz, sendo isenta de custos para oseu emprego pela Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL). Para o acesso local foi instalada umaantena AP (acess point) WiFi, também isenta de custos operacionais, estabelecendo um hotspot (ponto deacesso público).

Figura 6: Enlace de Rádio de WMAN.

Fonte: SALDANHA 2007.

A figura 7 apresenta o tipo de ocupação do solo, ou seja, a densidade de vegetação e os tipos de áreasurbanas, importantes para a análise da propagação do sinal, uma vez que este pode perder energia em razãodos tipos de morfologia do ambiente.

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Figura 7: Tipos de morfologia do percurso do enlace de rádio.

Fonte: SALDANHA 2007.

Resultados Por esta ser uma tecnologia pré-WiMax, possui vários mecanismos como, por exemplo,modulação/multiplexação OFDM, que permitem a estabilidade do enlace de rádio, porém apresenta umlimite de atuação. (SALDANHA 2007). Para uma taxa de 54 Mbit/s, na modulação QAM-64, o nível de modulação é 8 e sua sensibilidade depotência de -71 dBm, para largura de banda de 20 MHz é de -74 dBm, em 10 MHz. O modelo depropagação de espaço livre assume a condição ideal para a linha de visada direta (LOS) sem nenhumaobstrução, entre a transmissão e a recepção. A medida que o nível de modulação se torna mais robusto, a área de cobertura aumenta, porém a taxa detransmissão diminui. Alguns testes efetuados por Saldanha, a rede WiMax atingiu aproximadamente 40 Kmde distância, que é ideal para alcançar localidades rurais e de difícil acesso.

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Wi-Fi e WiMAX III: Tabela Comparativa Após todas os dados estudados e analisados foi possível desenvolver a tabela 4, que contém informaçõesresumidas e estruturadas das redes WiMax em cada uma da empresas pesquisadas.

Tabela 4: Comparação entre as empresas.

CaracterísticasDiveo BroadbandNetworks Inc

Casas Bahia ComercialLtda

PUC de Campinas

LocalizaçãoUrbana - São Caetano do

SulUrbana - São Caetano do

SulRural - Campinas

Área de coberturaAproximadamente 150

km85 km² Aproximadamente40 km

Número de acessosSimultâneos

40 985 -

Segurança utilizadaAES (Advanced

Encryption Standard) de128 bits

AES (AdvancedEncryption Standard) de

128 bits-

Velocidade de acesso 512 kbit/s a 54 Mbit/s - Até 54 Mbit/s

Índice de satisfação dosusuários

98% 100% -

Retorno doinvestimento

15 à 18 meses 24 meses -

Houve Redução deCusto

Sim Sim Sim

Tempo de implantação 270 dias - -

Integração com WiFi Não Sim Sim

Freqüência - 5,8 Ghz 5,8 Ghz

Tipo de Cliente *Corporativo Corporativo -

Requer Licença - Não Não

Taxa de Transmissão 100 Mbit/s - -

Modulação OFDM 256 OFDM 256 OFDM 256

Raio da Célula 3 a 5 km 3 a 5 km -

*A empresa utiliza WiMax Corporativo, contudo vende o serviço para Cliente Residencial e Corporativo.

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Wi-Fi e WiMAX III: Considerações Finais Esta série de tutoriais teve por objetivo apresentar um estudo de algumas das tecnologias de transmissão dedados através de sistemas de comunicação sem fio, wireless, utilizadas em redes, quais sejam: o WiFi(Padrão IEEE 802.11) e o WiMax (Padrão IEEE 802.16). O tutorial parte I apresentou o padrão WiFi, definido pela recomendação IEEE 802.11, descrevendoinicialmente os conceitos de redes e a seguir as características principais da tecnologia WiFi. O tutorial parte II apresentou o padrão Wimax, definido pela recomendação IEEE 802.16, descrevendo osconceitos e as características principais da tecnologia, as recomendações desenvolvidas pelo IEEE e noçõesde propagação e segurança. Este tutorial parte III procurou apresentar as diferenças existentes entre as tecnologias WiFI e WiMax , e aseguir a pesquisa exploratória de aplicações práticas dessas tecnologias, composta por uma descrição dosprincipais parâmetros relacionados ao projeto de um sistema de rede wireless, incluindo ainda valoresempíricos obtidos através de pesquisa junto a empresas que já utilizam esse tipo de solução. Em função das pesquisas realizadas, pode-se notar que com o aparecimento do sistema WiMax e com adiminuição dos custos na implantação dessa tecnologia, possivelmente em um curto espaço de tempoempresas que utilizam redes o sistema WiFi migrarão para as redes com o sistema WiMax, pois o custo paramanutenção, manuseio, velocidade, taxa de transmissão de dados e ganho em relação ao alcance de acessodo sinal promovem uma excelente relação custo benefício, como pode ser visto nos caso apresentados nasseções anteriores. Através da pesquisa exploratória, foi possível observar que tanto a empresa Diveo e quanto a empresa CasasBahia, tinham como principal objetivo e expectativa aumentar consideravelmente o alcance do sinal e avelocidade do acesso, e graças a uma implantação bem planejada, o objetivo foi alcançado. Na empresa Diveo, a primeira e grande vantagem notada pelos usuários foi a velocidade do acesso àinternet, que hoje está entre 512 Kbit/s a 1 Mbit/s. O tráfego de dados da rede, que antes possuía uma taxade 10 Mbits/s, passou para uma taxa de 100 Mbits/s. O raio de alcance do sinal aumentou para 5 km o queaumentou a mobilidade dos usuários, que agora podem acessar a rede da empresa em um perímetro muitosuperior. Com esses avanços, o grau de satisfação dos usuários é de 98%, atingindo quase a sua totalidade. Há diversos pontos fortes nessa tecnologia, mas conforme os estudos realizados destacam-se: o raio dealcance e a velocidade com que ocorre a troca de dados quando se conectado à rede. E esses pontos foramconfirmados na pesquisa exploratória, pois os usuários que utilizavam a antiga tecnologia destacaram quetinham problemas com a velocidade de acesso e raio de alcance e hoje isso não existe mais. Na pesquisa feita nas Casas Bahia, destacou-se, pois houve uma integração entre as duas tecnologias, o WiFie o WiMax. Conforme os dados levantados, a relação custo-benefício foi muito superior, pois como aempresa já utilizava a tecnologia WiFi anteriormente, foi necessário apenas algumas modificações. Com isso,o alcance foi muito superior ao esperado. Hoje o sinal de acesso nas Casas Bahia chega a 85 km², nãohavendo perca na qualidade e nem na velocidade dos dados que trafegam na rede. Já o índice de satisfaçãodos usuários chegou ao incrível percentual de 100%. Ao contrário das duas empresas estudadas, toda a análise feita pelo Saldanha na PUCCAMP teve como

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objetivo verificar e validar dados sobre o sinal enviado pelo sistema implantado, tais como: a qualidade dasinformações transitadas na rede, velocidade de acesso, freqüência e área de cobertura que chegou a 40 km².Não foi possível medir o índice de satisfação dos usuários, pois se tratou de um experimento em que osusuários eram os próprios executores dos testes, não sendo necessariamente usuários passivos da tecnologia. Com isso, o termo conhecido como computação pervasiva entra em cena. Computação pervasiva significater disponível o acesso computacional de modo invisível. Em outras palavras, o usuário final não precisanecessariamente se dar conta da tecnologia para estar utilizando-a, pois essa tecnologia está embutida nosmais diversos dispositivos e equipamentos existentes para acesso à comunicação. Pode-se concluir que o sistema WiMax é superior ao sistema WiFi em diversos aspectos, como: alcance,velocidade de acesso, custo de implantação. Outra solução que tem sido utilizada é a integração das duastecnologias, como ocorreu nas Casas Bahia. Com essa integração é possível diminuir a visada direta enão-direta do sinal e dessa forma, o sinal não será prejudicado. Referências ALLCNET, Antena Standard. Disponível em:http://www.allcnet.cz/images/telesystem_antena_te80_big.jpgAcesso em: 15 jul. 2008. AMPAROWEB, Disponível em:http://www.amparoweb.com.br/politica.htmlAcesso em: 10 out. 2008. AUGUSTO, Erico; CABRAL, Leandro; BASTOS, Talita; CHAVES, Thaís. OFDMA&WCDMA. 2006. 31f. Especializaçăo Lato Sensu (1°) - Curso de Sistemas de Telecomunicações Móveis, Faculdade Integrada doRecife, Recife, 2006. Disponível em:www.arquivos.fir.br/disciplinas/170SCM8_OFDMA_WCDMA_versao_final.pdfAcesso em: 02 fev. 2008. CONNIQ, Duplexing Scheme in WiMax: TDD or FDD. Disponível em:http://www.conniq.com/WiMax/tdd-fdd.htmAcesso em: 13 jun. 2008. CONNIQ, Introduction to FDM, OFDM, OFDMA, SOFDMA. Disponível em:http://www.conniq.comAcesso em: 14 jun. 2008. COSTA, Marcelo A.; MENDES, Luis Augusto Matos. Análise de Tráfegos na Rede de Computadores.2007. 14 f. TCC (1°) - Curso de Ciência da Computação, Universidade Presidente Antônio Carlos,Barbacena, 2007. Disponível em:http://www.lmendes.meuespaco.info/TCC/Semestre2007_2/Marcelo_Alexandre_Costa.pdfAcesso em: 10 out. 2008. ESPOSITO, Pedro Miguel; ANTAS, Rafael Barbosa Zuquim. WiMax, IEEE 802.16. Disponível em:http://www.gta.ufrj.br/grad/06_1/WiMax/index.html

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Wi-Fi e WiMAX III: Teste seu Entendimento 1. Qual das recomendações abaixo representa uma tecnologia de rede wireless?

802.11

802.15

802.16

802.20

Todas as anteriores 2. Quais são os tipos de modulação usadas pela tecnologia WiFi?

OFDMA e DSSS

OFDM e DSSS

OFDM e FM

DSSS e FM 3. Qual das alternativas abaixo não representa uma das características importantes do WiMax,quando se compara essa tecnologia com o WiFi?

Maior qualidade de serviço.

Operação robusta com classe de operadora.

Conectividade seletiva para o usuário.

Suporte completo para o serviço WMAN.

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