Integrante do Trabalho: Celso Hideki Tanaka UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE Trabalho de Conclusão de Curso WiMAX REDES METROPOLITANAS SEM FIO Integrante do Trabalho: Celso Hideki Tanaka Professor Orientador: Prof. Marcos Stefanelli Vieira, Ms.
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE Sumário: 1) Introdução; 2) O Padrão IEEE 802.16; 3) Empresas e entidades envolvidas; 4) Faixa de freqüências; 5) Sistemas de acessos; 6) Pilha de protocolos; 7) Qualidade de Serviço; 8) Topologias; 9) Duplexação; 10) Modulações; 11) Modulações Adaptativas; 12) Vantagens do Sistema; 13) Propagação do Sinal; 14) Antenas; 15) Tipos de WiMAX; 16) Aplicações; 17) Tendências; 18) Viabilidade; 19) Benefícios; 20) Cronograma; 21) Conclusões; 22) Encerramento.
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 1) Introdução: Sistema WiMAX:
2) Padrão IEEE 802.16: UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE O Padrão IEEE 802.16 e suas versões IEEE 802.16 Criado em 1999; Aprovada em 12/2001; Operação em linha de visada; Padrão para BWA operando em freqüências entre 10GHz e 66GHz. IEEE 802.16a Aprovada em 01/2003; Atualiza o padrão 802.16 para operar em freqüências de 2GHz à 11GHz; Alcance de 50 km; Não necessita de linha de visada. IEEE 802.16b Aplicações permitindo a utilização de freqüências de 5GHz à 6GHz; Freqüências não licenciadas. IEEE 802.16c Aprovada em 12/2002; Interoperabilidade das freqüências até 66 GHz com linha de visada; Especifica perfis visando a interoperatibilidade entre equipamentos de diversos fabricantes. IEEE 802.16d Aprovada em 2004; Aprimoramento do 802.16, 802.16a e 802.16c, tornando-os obsoletos; Define utilização de sub-canalização; Permite utilização de antenas inteligentes; Conhecido como WiMAX fixo. IEEE 802.16e Ratificada em 12/2005; Introduz suporte a mobilidade até 60 km; Utiliza freqüências entre 2GHz e 6GHz. Utiliza modulação SOFDMA e permite controle de potência; Conhecido como WiMAX móvel. IEEE 802.16f Evolução do 802.16 introduzindo o conceito de redes em malha (mesh networks). IEEE 802.16g Outra evolução para suporte a mobilidade. IEEE 802.16m WiMAX móvel com taxa de dados de até 1Gbps; Previsto para 2009.
3) Empresas e Entidades envolvidas : UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 3) Empresas e Entidades envolvidas : WiMAX Forum: Aproximadamente 452 membros:
3) Empresas e Entidades envolvidas : UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 3) Empresas e Entidades envolvidas : Empresas de telecomunicações:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 4) Faixa de freqüências: Freqüências licenciadas: 2,5GHz à 2,7GHz; 3,3GHz à 4,2GHz; 10,5GHz à 10,6GHz. Freqüências não-licenciadas: 2,3GHz à 2,4GHz; 5,725GHz à 5,85GHz. WiMAX fixo ( Nomadico ): Até 66GHz; WiMAX móvel: Entre 2GHz e 6GHz.
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 5) Sistemas de acessos : Áreas de cobertura:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 5) Sistemas de acessos : Velocidade de tráfego de dados:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 6) Pilha de Protocolos:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 6) Pilha de Protocolos: Arquitetura de Protocolo:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 6) Pilha de Protocolos: Sub-Camada de Convergência Específica (CS-SAP): ATM CS: A ATM CS é uma interligação lógica que associa diferentes serviços ATM com a sub-camada de convergência comum da camada MAC. A ATM CS foi especificamente definida para oferecer suporte a convergência dos PDUs (unidade de dados) gerados pelo protocolo da camada ATM de uma rede ATM. Packet CS: A Packet CS é utilizada para o transporte de todos os protocolos baseados em pacotes, como o IP, o PPP e Ethernet.
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 6) Pilha de Protocolos: Sub-Camada de Convergência Comum (MAC-SAP): Principais funções: . Escalonamento e alocação dinâmica de recursos de transmissão; . Estabelecimento e manutenção de conexões; . Construção do MAC PDU; . Suporte à camada física; . Suporte ao ajuste adaptativo das técnicas de transmissão digital em função do meio de transmissão ( ABPs - "Adaptive Burst Profiles" ); . Inicialização das estações; . Suporte ao "multicast“; . Suporte à qualidade de serviços; . Suporte às tecnologias PMP e Mesh.
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 6) Pilha de Protocolos: Sub-Camada de Segurança: . Protocolo de administração de chaves; . Associações de Segurança ( SAs ); . Gerenciamento Privado de Chaves ( PKM ); . Troca de chaves de criptografia de tráfego ( TEKs ); . Métodos de autenticação baseados em certificados digitais; . Criptografia.
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 7) Qualidade de Serviço: UGS (Unsolicited Grant Service ): Suporte a transmissões de dados em tempo real em pacotes de dimensões fixas (ATM CBR e voz sobre IP ); rtPS (Real-time Polling Service): Suporte a transmissões de dados em tempo real em pacotes de dimensões variáveis ( Vídeo MPEG ); QoS: nrtPS ( Non-real-time Polling Service): Suporte a transmissões de dados de dimensões variáveis, onde existe uma tolerância ao atraso, mas onde é necessário uma taxa mínima de transmissão ( FTP ); BE ( Best Effort ): Suporte a transmissões de dados onde não existe um nível mínimo exigido de qualidade, e portanto pode ser abordada numa perspectiva do espaço disponível.
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 8) Topologias: PMP ( Ponto-multiponto ):
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 8) Topologias: Mesh ( Malha ):
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 9) Duplexação:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 9) Duplexação: Sub-quadro downlink TDD:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 9) Duplexação: Sub-quadro downlink FDD:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 9) Duplexação: Sub-quadro uplink:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 10) Modulações: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing ): Domínio do tempo: Domínio da freqüência:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 10) Modulações: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing ):
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 10) Modulações: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing ): Espectro OFDM:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 10) Modulações: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing ): Portadoras OFDM: . 256 ou 512 portadoras
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 10) Modulações: OFDMA ( Orthogonal Frequency Division Multiple Access ): Portadoras OFDMA: . 1024 ou 2048 portadoras
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 10) Modulações: SOFDMA ( Scalable Orthogonal Frequency Division Multiple Access ): . Utilização pelo WiMAX Móvel ( IEEE 802.16e ); . Melhora na penetração em ambientes internos ( indoor ); . Aumento da área de cobertura com utilização tecnologias AAS e MIMO; . Melhoras no desempenho e na segurança com a introdução de técnicas de codificação “Turbo Coding” e LDPC ( “Low-Density Parity Check” ); . Propicia um desempenho semelhante com qualquer espaçamento de canais RF entre 1,25MHz e 14MHz, pois elimina as dependências em relação ao comprimento do canal.
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 11) Modulações adaptativas: BPSK 64-QAM 16-QAM QPSK 12 Mbps 6 Mbps 64-QAM 7 Mbps 3,5 Mbps 16-QAM 1,7 Mbps QPSK 0,8 Mbps BPSK 3,5 MHz 1,75 MHz Capacidade Canal Modulação
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 11) Modulações adaptativas: BPSK: Modulador: Constelação: Sinal no domínio da freqüência:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 11) Modulações adaptativas: QPSK: Constelação: Modulador: Equação de saida:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 11) Modulações adaptativas: 16-QAM: Constelação: Modulador:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 11) Modulações adaptativas: 64-QAM: Constelação: Modulador:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 12) Vantagens do sistema: Dinamismo nas freqüências:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 12) Vantagens do sistema: Modulações adaptativas:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 13) Propagação do sinal: Zona de Fresnel:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 13) Propagação do sinal: Multipercurso:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 14) Antenas: Tipos de Antenas:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 14) Antenas: Sistema celular: Cobertura omnidirecional: Cobertura em setores:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 14) Antenas: AAS ( Adaptative Antenna Systems ):
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 14) Antenas: MIMO ( Multiple Input Multiple Output ):
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 15) Tipos de WiMAX : WiMAX Nomadico:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 15) Tipos de WiMAX : WiMAX Móvel:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 16) Aplicações: Residencial :
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 16) Aplicações:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 16) Aplicações:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 17) Tendências:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 17) Tendências:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 18) Viabilidade: Custos:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 19) Benefícios: Inclusão Digital:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 20) Cronograma:
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 21) Conclusões: São inúmeros os benefícios que a tecnologia WiMAX poderá proporcionar às pessoas, empresas e entidades das mais diversas classes sociais, inclusive promovendo a inclusão digital para estudantes carentes financeiramente e moradores de regiões mais remotas onde outros tipos de acesso não estão disponíveis e regiões de periferia... As vantagens e aplicações são inúmeras com o WiMAX nas mais diversas áreas, desde o acesso básico à Internet para pesquisas, trabalhos, comércios, até em sistemas de segurança como monitoramento remoto de alarmes e câmeras em residências, empresas, vias públicas, ruas e estradas e telecomunicações em tempo real como voz sobre IP ( telefonia ), vídeo sobre IP e IPTV...
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 22) Encerramento: O Futuro é incerto, mas é certa a entrada do WiMAX e os benefícios que esta tecnologia irá proporcionar... Obrigado!