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Redes de Banda Larga sem Fios

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Redes de Banda Larga sem Fios. WiMAX. Introdução. O “último quilômetro”. No Brasil, empresas de telefonia, tem permissão para oferecer serviços locais de voz e Internet de alta velocidade. Há uma grande demanda por esses serviços.

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Presentation Transcript
introdu o
Introdução
  • O “último quilômetro”.
  • No Brasil, empresas de telefonia, tem permissão para oferecer serviços locais de voz e Internet de alta velocidade.
    • Há uma grande demanda por esses serviços.
  • Estender cabos de fibra por milhares de quilômetros é dispendioso.
  • Uma solução é a rede sem fio de banda larga.
world w ide interoperability for microwave access
World WideInteroperability for Microwave Access
  • Erguer uma grande antena em uma colina fora da cidade e instalar antenas orientadas nos clientes é mais fácil e econômico.
  • Para estimular o mercado, o IEEE formou um grupo para padronizar uma rede metropolitana sem fio de banda larga.
    • Denominada 802.16 (WiMAX).
primeiro padr o
Primeiro padrão
  • O primeiro padrão foi aprovado em dezembro de 2001.
    • Um circuito terminal sem fios entre pontos fixos.
    • Uma linha de visão entre um ponto e outro.
  • Esse projeto logo mudou para tornar o WIMAX uma alternativa mais competitiva ao cabo e ao DSL para acesso à Internet.
segundo padr o
Segundo padrão
  • Em janeiro de 2003, o WiMAX foi revisado para dar suporte a enlaces fora da linha de visão.
    • Tecnologia OFDM (Orthogonalfrequency-divisionmultiplexing).
      • Técnica de modulação baseada na ideia de multiplexação por divisão de frequência (FDM).
    • Frequências entre 2 e 10 GHz.
  • Essa mudança tornou a implantação mais fácil, apesar das estações ainda estarem em locais fixos.
terceiro padr o
Terceiro padrão
  • O aumento das redes de celular 3G impôs uma ameaça:
    • Altas taxas de dados.
    • Mobilidade.
  • Em resposta, o 802.16 foi alterado novamente:
    • Mobilidade em velocidades veiculares (dezembro 2005).
  • O acesso à Internet móvel de banda larga é o alvo do padrão atual – IEEE 802.16, 2009.
compara o entre 802 16 802 11 e 3g
Comparação entre 802.16, 802.11 e 3G
  • Por que elaborar um novo padrão? Por que simplesmente não utilizar o 802.11 ou o 3G?
  • O WiMAX combina aspectos de ambos sendo mais semelhante à tecnologia 4G.
    • Projetado para transportar pacotes IP pelo ar e conectar-se a uma rede com fios baseada em IP.
    • Os pacotes podem transportar tráfego peer-to-peer, chamadas de VoIP ou streaming de mídia.
    • Como o 802.11, o WiMAX também é baseado na tecnologia OFDM para garantir bom desempenho apesar da degradação do sinal em ambientes sem fio.
    • Tecnologia MIMO para alcançar altos níveis de throughput.
compara o entre 802 16 802 11 e 3g1
Comparação entre 802.16, 802.11 e 3G
  • O principal problema é conseguir alta capacidade pelo uso eficiente do espectro.
  • As distâncias físicas são dez vezes maiores do que o 802.11.
    • Estações base mais poderosas do que os APs.
    • Potencia maior e antenas melhores.
      • Lidam melhor com sinais mais fracos por distâncias maiores.
    • Realiza mais processamento para lidar com erros.
compara o entre 802 16 802 11 e 3g2
Comparação entre 802.16, 802.11 e 3G
  • Para maximizar o throughput, as transmissões são cuidadosamente programadas pela estação base para cada assinante.
  • O uso do espectro não fica ao acaso como no CSMA/CA.
    • Por outro lado, pode desperdiçar a capacidade devido as colisões.
  • O espectro é licenciado (2,5 GHz). Abaixo de 11 GHz.
  • O sistema é mais otimizado do que o 802.11. Essa complexidade compensa devido ao alto custo do licenciamento.
    • Serviço gerenciado e confiável, com bom suporte para a qualidade de serviço.
compara o entre 802 16 802 11 e 3g3
Comparação entre 802.16, 802.11 e 3G
  • Com todos esses recursos, o WiMAX é mais parecido com as redes de celular 4G, que agora estão sendo padronizadas como LTE (LongTermEvolution).
  • Embora as redes de celular 3G sejam baseadas em CDMA, as 4G serão baseadas em OFDM.
  • Parece que WiMAX e 4G estão em curso de colisão em termos de tecnologia e aplicação.
arquitetura
Arquitetura
  • As estações base se conectam diretamente à rede de backbone do provedor.
  • As estações base se comunicam com as estações pelo ar, sem fios.
  • Existem dois tipos de estações:
    • Moveis.
    • Fixas.
pilha de protocolos
Pilha de protocolos
  • A estrutura geral é semelhante a de outras redes.
camada f sica
Camada Física
  • Lida com a transmissão.
  • Observe que há uma camada para cada opção.
    • Fixa.
    • Móvel.
  • A maioria das implementações do WiMAX utiliza o espectro licenciado em torno de 3,5 GHz ou 2,5 GHz.
  • Assim como o 3G, encontrar o espectro disponível é um problema fundamental.
  • Para resolver sito, canais de diferentes tamanhos são aceitos:
    • 3,5 MHz para estações fixas.
    • De 1,25 MHz a 20 MHz para o WiMAX móvel.
camada f sica 2
Camada Física (2)
  • As transmissões são enviadas por esses canais com OFDM (OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing).
    • A largura de banda é dividida em muitas subportadoras que enviam dados independentemente (ao mesmo tempo).
      • No 802.11 todas as subportadoras seriam utilizadas para enviar em um determinado momento.
  • A duração do sinal é maior para tolerar melhor as degradações do sinal sem fio.
    • Parâmetros WiMAX são 20 vezes superiores aos parâmetros 802.11.
      • 512 subportadoras para um canal de 5 MHz.
      • O tempo para enviar um símbolo em cada subportadora é de aproximadamente 100 microsegundos.
      • Uma subportadora pode ser atenuada em uma estação mas estar nítida em outra.
velocidades
Velocidades
  • Por canal de 5 MHz e par de antenas:
    • 12,6 Mbps de tráfego downlink.
    • 6,2 Mbps de tráfego uplink.
camada de enlace
Camada de Enlace
  • Possui três subcamadas:
    • Subcamada de privacidade e segurança.
      • Criptografia, descriptografia e gerenciamento de chaves.
    • Subcamada MAC.
      • Protocolos de gerenciamento de canais downlink e uplink.
      • Orientada a conexões.
    • Subcamada de convergência de serviços específicos.
      • Define a interface para a camada de rede.
      • Diferentes camadas de convergência são definidas para integrar, de modo transparente as diferentes camadas superiores.
subcamada de privacidade e seguran a
Subcamada de privacidade e segurança
  • RSA.
  • Certificados X.509.
  • Carga útil criptografada com um esquema de chave simétrica, AES ou DES.
  • Verificação de integridade com o SHA-1.
subcamada mac
Subcamada MAC
  • Nesta camada estão os principais protocolos.
    • Gerenciamento de canais.
    • A estação base controla o sistema.
      • Programa os canais downlink e uplink.
        • Eficiente.
  • Recurso incomum.
    • Orientado à conexão.