Redes WiMAX: Comunicao de dados sem fio de longa distncia

Francimrio Barbosa

Departamento de Cincia da computao Universidade do Estado do Rio Grande do

Norte (UERN)

mariocdc7@gmail.com

Abstract. With technological progress and the extraordinary growth of computer networks and the great growth of mobile devices and various types of peripherals that use wireless communication for many different purposes of use in order to provide greater mobility , flexibility and convenience for users to be always connected, there are new technologies to enable access to the Internet. This article describes the WiMAX technology, which is one of the new technologies of wireless long distance that has been increasing with the growing use of mobile devices connected to the Internet. Resumo. Com a evoluo tecnolgica e o extraordinrio crescimento das redes de computadores, e o grande crescimento entre os dispositivos portteis e dos mais diversos tipos de perifricos que se utilizam da comunicao sem fio para as mais diversas finalidades de uso com o intuito de proporcionar uma maior mobilidade, flexibilidade e praticidade para que os usurios estejam sempre conectados, surgem novas tecnologias para viabilizar o acesso a Internet. Este artigo descreve a tecnologia WiMAX, que uma das novidades tecnolgicas de rede sem fio de longa distncia que vem ganhando espao com a expanso do uso dos dispositivos mveis conectados a Internet.

Palavras chave. WiMAX, Redes sem fio.

1. Introduo

A esperana de acessar a Internet de banda larga a qualquer hora, em qualquer lugar, parecia um sonho distante, muito longe da realidade para muitos usurios de computadores desktops, notebooks e dispositivos mveis em geral. A tecnologia WiMAX foi desenvolvida para viabilizar essa necessidade, com a proposta de transformar o mundo da banda larga mvel.

2. Wimax

WiMAX uma tecnologia sem fio otimizada para entrega de IP, provendo servios de Internet de banda larga, e possui uma plataforma escalvel sem fio para construir alternativa de redes de banda larga complementares(Teixeira, 2004) [1].

A tecnologia conhecida como WiMAX tambm pode ser chamada de WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), podendo esta substituir as tecnologias de acesso de banda larga por cabo e ADSL. WiMAX permite a comunicao fixa entre um ou mais pontos, comunicao porttil e, eventualmente, comunicao mvel sem fio sem a necessidade de visar diretamente a estao base.

O IEEE 802.16 uma especificao sem fio de acesso s redes de banda larga fixa metropolitana, que utiliza uma arquitetura de ponto-multiponto. O padro, publicado em meados de 2002, define o uso da faixa de frequncia de licenciamento entre 10 e 66GHz e entre 2 a 11GHz (licenciado e no-licenciado), suportando alta taxa de trfego de dados, tanto para upload quanto para download, de uma estao base a uma distncia de at 50Km e com uma velocidade de at 75Mbps(WiMAX, 2001) [1].

O WiMAX sustentado pelo WiMAX Forum (www.wimaxforum.org), que tem como misso principal garantir a compatibilidade e interoperabilidade entre os equipamentos baseados no padro IEEE 802.16, e composto predominantemente por fabricantes de equipamentos de chipsets. O WiMAX Forum o equivalente ao Wi-Fi Alliance, responsvel pelo grande desenvolvimento e sucesso do Wi-Fi (Wireless Fidelity) em todo o mundo [2].

2.2. Arquitetura do WiMAX (Pilha de Protocolos 802.16)

A pilha de protocolos do padro 802.16 semelhante s outras pilhas de outros padres802, s que possui uma caracterstica diferente, ela possui um maior nmero de subcamadas. A estrutura da pilha de protocolos do padro 802.16 formada pela camada fsica (PHY) e pela camada de acesso ao meio (MAC) [2].

A camada fsica que a camada inferior prov vrios tipos de servios como: Espectro de freqncia, Modulao, Tcnicas de correo de erros, Sincronizao entre o emissor e o receptor, Taxa de dados e Multiplexao.

Acima da camada fsica encontram-se as funes da camada MAC: transmisso de dados; controle de acesso ao meio. Por serem funes de servios oferecidos aos usurios, estes so agrupados dentro da camada de acesso ao meio (MAC). O protocolo MAC define como e quando acontecer o incio da transmisso do canal tanto da estao base para os assinantes, como ao contrrio [2].

A camada MAC ainda subdividida em trs subcamadas: convergncia de servios, parte comum e privacidade.

Convergncia de servios: orientada a conexo. Todos os servios, incluindo os inerentemente sem conexo, so mapeados para uma conexo. Isto prov um mecanismo para requisitar largura de banda, associando parmetros de QoS e trfego, transportando e monitorando com os roteadores, dados para a subcamada de convergncia apropriada e todas as outras aes associadas com as condies contratuais do servio [2].

Convergncia comum (Parte comum): Esta subcamada inclui as funcionalidades comuns de adaptao necessrias aos possveis clientes da rede WiMAX. Estas funcionalidades so comuns porque so as mesmas para todas as tecnologias cliente, que realiza a comunicao com as interfaces superiores e se encontra acima dasubcamada parte comum que realiza as funes-chave da MAC [2].

Privacidade: Essa subcamada fornece segurana e privacidade aos assinantes da rede wireless atravs da encriptao das conexes entre a SS (suscriber station) e a BS (base station). Ela prov tambm uma forte proteo contra roubo de servios. A BS protege contra acessos no autorizados aos servios de transporte de dados forando a encriptao dos servios de fluxo atravs da rede [2].

3. WiMAX x Wi-Fi

H de se pensar que essas duas tecnologias so concorrentes, mas no bem isso. WiMAX e Wi-Fi vem se complementar.

O Wi-Fi pertence ao padro IEEE 802.11, que basicamente um padro que regula os tipos de Wi-Fi e a tecnologia 802.11 pode ter vrios tipos, sendo que o mais rpido o tipo "n". Os aparelhos vendidos atualmente vm em sua maioria com o 802.11g, mas aos poucos cada vez mais aparelhos com o "n" so vendidos [4].

O Wi-Fi tem um alcance relativamente pequeno e no suporta velocidades to altas. Ele uma internet sem fio mais para ser utilizada em casa mesmo.

O WiMAX oferece acesso Internet, fixo ou mvel. Cada antena oferece alcance de 6 a 9 quilmetros, dependendo dos obstculos, sendo ento capaz de cobrir um bairro inteiro, e at pequenas cidades. Com o uso de uma rede de antenas possvel cobrir uma cidade inteira. Em contraste, o Wi-Fi um padro para redes sem fio de pequeno alcance, do tipo LAN (Local Area Network). Alcana algumas dezenas de metros, sendo suficiente para cobrir apenas uma residncia, ou um andar de um prdio, ou andares adjacentes. Ento, como j foi citado acima, o WiMAX no veio para competir com o Wi-Fi, e sim futuramente com os meios tradicionais de acesso Internet, como ADSL e cabo [4].

4. Funcionamento WiMAX

WiMAX funciona, na prtica, como o Wi-Fi, mas com algumas melhorias em sua velocidade, bem mais alta, e emdistncias maiores e para um nmero bem maior de usurios.

Uma torre WiMAX, parecida em seu conceito com a torre de telefonia celular, uma nica torre WiMAX pode fornecer cobertura para uma rea muito grande, aproximadamente 7.000 Km [2].

Um receptor WiMAX e a antena poderiam ser uma pequena caixa ou um carto PCMCIA, ou poderiam ser integrados ao laptop como o Wi-Fi, o que atualmente. Uma torre WiMAX pode se conectar diretamente Internet usando uma conexo com fio de alta largura de banda. Pode-se tambm se conectar a outra torre WiMAX usando um link de microondas em linha de viso. Para esta conexo h uma segunda torre (geralmente chamada de backhaul), junto com a capacidade de uma nica torre com alcance de at 7 mil Km, o que permite ao WiMAX fornecer cobertura a reas rurais remotas [2].

Temos, ento, que a tecnologia WiMAX pode oferecer dois tipos de servios sem fio:

1. O servio sem linha de viso, semelhante com o Wi-Fi, no qual uma pequena antena no seu computador se conecta torre. Neste caso, o WiMAX usa um baixo alcance de freqncia, de 2 GHz a 11 GHz (semelhante com o Wi-Fi). As transmisses de baixo comprimento de onda no so interrompidas com tanta facilidade por obstrues fsicas, elas so capazes de oferecer mais facilidades, ou se curvarem aos obstculos [2].

2. O servio de linha de viso, identificado estruturalmente quando uma antena fixa aponta para a torre WiMAX a partir de um telhado ou de um poste. A conexo de linha de viso mais forte e mais estvel, e consegue enviar muito mais dados com poucos erros. As transmisses de linha de viso usam freqncias mais altas, com alcance atingindo at 66 GHz. Em altas freqncias, h menos interferncia e muito mais largura de banda. O acesso semelhante com o Wi-Fi e est limitado a um raio de 6,5 a 9,7 Km (talvez uma cobertura de 65 Km2, semelhante em termos de alcance com uma rea de cobertura de telefonia celular). Atravs das antenas de linha de viso, a estao transmissora de WiMAX enviaria dados a computadores habilitados para o WiMAX ou para roteadores configurados dentro do raio de 48,2 Km em volta do transmissor (9.300 Km2 de cobertura). Permitindo assim que o WiMAX consiga atingir seu alcance mximo [2].

5. Concluso

Com base nas pesquisas realizadas, o WiMAX uma tecnologia alternativa de banda larga sem fio, utilizada para longo alcance e alta taxa de trasmisso. Pode ser encarada como uma soluo complementar ao Wi-Fi, entretanto ambas as tecnologias esto evoluindo muito rpido, fazendo com que novas aplicaes possam surgir, principamente, utilizando os baixos custos da tecnologia Wi-Fi.

Logo, conclui-se que o WiMAX viabilizar o acesso banda larga sem fio em lugares desprovidos de acesso Internet de alta velocidade, suas principais caracteristicas so o longo alcance e a mobilidade, o que permite seu uso tanto nas metrpoles quanto em zonas rurais.

6. Referncias

[1] Meline, Bruno; M. Zaneli, Emerson; R. Miorini, Robson, E.Goulart, Elias, WiMAX: Nova alternativa de banda larga sem fio, 2008.

[2] Galdino da Silva, Oscarlino, Rede Wimax. Implantao da Tecnologia de Rede sem fio em grandes corporaes, Universidade Paulista, So Paulo, 2010.

[3] Mayer Fagundes, Eduardo, WiMAX, 2005.

[4] Vasconcelos, Larcio, Tecnologia WiMAX, 2008.