Redes Convergentes Wimax

PROJETO DE REDES CONVERGENTES DE ALTA Nome da Revista de Tecnologia REDES CONVERGENTES DE ALTA VELOCIDADE CAROLINA - MA Vol. I N. 1 - Ano 2010. VELOCIDADE PARA CAROLINA MA - WIMAX________________________________________________

RESUMO Projeto de Redes Convergenes de alta velocidade para Carolina Maranho Palavras Chave: Redes Convergentes, WIMAX, Carolina Maranho.

Autor Autor x x x x

_____________________________________________

ABSTRACT

Featuring a design of high-speed, converged network for the city of Carolina Maranho Keywords: Converged Networks, WIMAX, Carolina Maranho.

x

Faculdade Anhanguera Taguatinga Rua 210 QS 01 Lote 40 Curso de Ps-Graduao Redes de Computadores e Telecomunicaes

REDES CONVERGENTES DE ALTA VELOCIDADE1

2

PROJETO DE REDES CONVERGENTES DE ALTA VELOCIDADE PARA CAROLINA MARANHO - WIMAX

PROJETO DE REDES CONVERGENTES DE ALTA VELOCIDADE PARA CAROLINA MARANHO - WIMAX INTRODUO Vemos que por ser uma cidade pequena, Carolina MA no tem ainda uma rede de alta velocidade, com o aumento de servios, com a instalao de universidades, hospitais, e o aumento de servios prestados pelos rgos pblicos, verificou que o trafego de dados estava aumentando significadamente, esse rgos pblicos e privados, precisam cada vez mais de servios especficos, e com alta taxa de qualidade. As redes esto inchadas de dados suprfluos, dados de usurios domsticos, esto sendo tratados igualmente como dados de empresas e entidades governamentais. Para suprir essa necessidade, a prefeitura de Carolina, solicitou um projeto de rede convergente de alta velocidade para a cidade. Dos padres existentes, foi escolhido WIMAX, pois o custo beneficio ser ideal para as condies da cidade. Diante dessas necessidades, uma das caractersticas principais do WIMAX, foi essencial para a escolha do mesmo o QoS (Quality of Service). QUALITY OF SERVICE SERVIO DE QUALIDADE Sendo o professor Eduardo Prado, no seu artigo sobre WIMAX, QOS a probabilidade da rede de telecomunicao satisfazer a um determinado contrato de trfego, ou em muitos casos tambm utilizado informalmente para referenciar-se a probabilidade de um pacote ser transmitido com sucesso entre dois pontos quaisquer de uma determinada rede. No campo da telefonia, o termo QoS de Telefonia refere-se a ausncia de rudo e tons no circuito da rede, nveis apropriados de rudo. SERVIOS QUE PODERO SER OFERECIDOS Segundo as velocidades que alcanamos com o Padro WIMAX, podemos citar alguns servios que podero ser utilizados pela prefeitura.

Acesso a Internet; VoIP; TV Digital; Rdio Digital; Servios a telefonia mvel; Entre outros.

A parte de implementao do projeto, ser financiado pela prefeitura e apenas os equipamentos de recebimento do sinal das empresas e dos usurios residncias sero custeados pelos mesmos.

Nome da Revista de Tecnologia da Anhanguera Vol. I, N. 1, Ano 2010 p. 1-13

3

SOBRE A TECNOLOGIA WIMAX Com o grande crescimento de padres para a comunicao sem fio entre diversos tipos de equipamentos desde computadores at portteis de mo, estas redes de comunicao sem fio ganharam popularidade pela mobilidade que provem aos usurios e pela facilidade de transferncia de dados. A tecnologia sem fio, muito conhecido no ramo da telefonia celular, teve uma boa aceitao em redes de computadores por oferecer mobilidade na comunicao em rede e praticidade na instalao por evitar o manuseio de cabos. Atualmente o padro mais utilizado para a transmisso de dados atravs do ar o 802.11, conhecido como Wi-Fi (Wireless Fidelity) que permite a comunicao em curtas distncias e com transmisso de dados de at 54Mbps. Este padro uma tima soluo para redes locais conhecidas como LANs (Local rea Network), inclusive adotada em aeroportos, hotis, universidades e residncias oferecendo conexo a Internet em sua rea de cobertura. Com a grande utilizao da comunicao sem fio entre computadores e dispositivos de rede nos mais diversos lugares, proporcionaram um grande crescimento em pesquisas para a criao de um novo padro que atendesse no apenas a uma rea local mais que abrangessem toda uma rea metropolitana ou WMAN (Wireless Metropolitan Area Network). Assim surgiu o padro 802.16, conhecido como WiMax (Worldwide

Interoperability of Microwave Accesss), que fornece sinal de rdio em longas distncias em um raio de 20Km sem precisar da linha de visada entre o emissor e o receptor, uma alta transmisso de dados de at 75Mbps e bandas de freqncias que podem ser licenciadas ou no licenciadas. A transmisso do sinal sem linha de visada s possvel com a modulao OFDM que aproveita as construes de uma cidade para refletir os sinais at o seu destino. No quadro 1 so ilustradas as faixas de freqncias e suas caractersticas de operao que foram obtidas em aplicaes reais:


4


Freqnci Usabilidade a Freqncia licenciada. Esta a melhor freqncia disponvel para WiMAX no Brasil. a mais baixa, ento teremos os melhores alcances, exigindo uma menor quantidade de estaes rdio-base para cobrir uma determinada rea. Alcance com Linha de Visada (LOS) = 18 20 km Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 9 10 km Freqncia licenciada. Esta a freqncia disponvel para WiMAX no Brasil, utilizada pelas operadoras e prestadoras de servio de telecomunicaes. Alcance com Linha de Visada (LOS) = 12 14 km Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 6 7 km Freqncia NO-licenciada. Esta a freqncia LIVRE disponvel para WiMAX no Brasil, podendo ser utilizada por qualquer empresa prestadora de servios. Por ser no licenciada, existe a possibilidade de interferncias e congestionamento de freqncias em reas de grande densidade. importante, pois no exige gastos com a aquisio de licenas, o que pode viabilizar o plano de negcio de muitas reas no Brasil. Alcance com Linha de Visada (LOS) = 7 8 km Alcance sem Linha de Visada (NLOS) = 3 4 km Freqncia licenciada. No existem ainda equipamentos de WiMAX para cobertura desta Freqncia. O principal motivo a necessidade de microclulas, pois o poder de cobertura em grandes distncias nesta freqncia baixo.

2,5 GHz

3,5 GHz

5,8 GHz

10,5 GHz

Tabela 1 Faixas de Freqncias e sua caractersticas de operao para o padro 802.16. Fonte: PRADO (2007) 1.2 OBJETIVOS Este trabalho apresenta um planejamento de projeto para a implementao de redes metropolitanas com a tecnologia WiMax Mvel, independentemente dos aspectos fsicos encontrados no local e oferecendo servio de banda larga sem fio. Suas caractersticas e aplicabilidades tambm sero apresentadas neste trabalho para oferecer ao leitor um melhor conhecimento e entendimento de funcionamento do padro 802.16e, com o intuito de eliminao de qualquer dvida quanto a esta tecnologia. Sero apresentados no trabalho, procedimentos para analisar uma real possibilidade de implementao dessa rede de comunicao em constante crescimento, que poder ser aplicada em qualquer localidade possibilitando uma boa comunicao. ESCOPO DO PROJETO


5

O projeto se restringira a atender a rea urbana da cidade, deixando a parte rural para uma expanso futura por falta de mercado no momento. O intuito principal do projeto implementar a infra-estrutura fsica no local. As reas de manuteno e suporte sero de responsabilidade da prefeitura de Carolina. INICIANDO O PROJETO

PASSO 01 LOCALIZAO A cidade de Carolina e pertencente ao estado brasileiro do Maranho, conta com diversos pontos tursticos, funciona com um ponto de apoio ao Parque Nacional das Chapas das Mesas. Possui latitude de 719'58 sul e longitude de 4728'08 oeste, localiza-se prximo divisa com o Tocantins, ao Sul do estado, em uma altitude de 148 metros, em mdia. A cidade separada da cidade de Filadlfia (Tocantins) pelo Rio Tocantins. Alm de ser banhada pelo Rio Tocantins, Rio Lajes, Rio Farinha, Rio Itapecuru, Rio Manoel Alves, Rio Sereno.

RELEVO A maioria das reas do municpio considerada plana com leves

acentuaes, possui tambm reas com declives elevados. O solo Arenoso e argiloso. Dispem ainda de alguns cnions, cavernas e formaes rochosas (Plats bloco de rocha arentica) que lembram esculturas. DEMOGRAFIA A populao total de Carolina de 25.257 habitantes (censo 2009), sendo 15.349 residentes na zona urbana e 9.908 residentes na zona rural. A rea total do municpio de Carolina de 6.463 km, perfazendo, portanto uma densidade demogrfica de 3,70 hab/km. LOCALIZAO


6


Figura X Mapa de Carolina MA. Adaptado. Fonte: Goole Mapas. ASSINANTES O enfoque do nosso projeto ser atingir a populao urbana da cidade, sendo assim temos a diviso dos possveis assinantes. J com uma previso de aumento de 15%, com a implantao da nova rede, e novos servios.

Figura X - Carolina MA. Adaptado de Google Mapas. TERRENO PERIMETRO URBANO


7

Figura X Mapa de latitudes Carolina MA Adaptado. Fonte: Google Mapas O mapa de latitude do permetro urbano mostra que essa parte da regio, e praticamente plana, sem grandes elevaes, sendo assim, facilita a disposio das antenas de WIMAX. Observe abaixo, o mapa da cidade de Carolina Ma, e veja a superfcie que dever ser coberta pela rede.

Figura X - Mapa de Carolina Adaptado. Fonte: Google Mapas. DISPOSIO DAS ANTENAS A disposio das antenas no projeto e parte primordial, sendo assim. Observe no mapa onde ficaram as quatros antenas Wimax.


8


Figura X - Mapa com a localizao das antenas Wimax. Fonte: Google Mapas. Adaptado. PASSO 2 - ESTIMAO E NECESSIDADE DA CAPACIDADE DE TRFEGO O clculo da necessidade de trfego para servios de Internet foi embasado nas seguintes regras: 1. Servio mvel de dados com downlink mximo de 384 kbps 40 assinantes/estao base (2Mbps); 2. Canais de trfego necessrios para assinantes mveis podem ser estimados em 10% do nmero de assinantes. A tabela abaixo mostra a distribuio da quantidade de cada perfil de assinantes e o total de trfego necessrio para as estaes: Classificao dos Trfego/Assinan Qtde. Trfego (eal)

Assinantes te Residenciais Empresariais Pblicos Trfego Total Tabela W Necessidade

Assinantes (0.05) 3600 180 (0.1) 420 42 (0.3) 50 15 4070 237 de Trfego por Perfil de Assinantes da Rede

WIMAX Carolina MA


9

A partir dos dados da tabela W, podemos calcular o nmero de canais necessrios para as estaes: Trfego/Estao Grau de Servio Nmero de Canais Necessrios Canais Necessrios para Assinantes Mveis (10%) Tabela Y Nmero de Canais Necessrios para as Estaes da Rede WIMAX Carolina MA 237 5% 238 24

PASSO 03 ESTIMATIVA DE CUSTOS Tabela de Custos Prefeitura de Carolina Quantidad Instalao Construo de torres R$ Estao Base Principal - Wimax Repetidores - Wimax Equipamentos Prefeitura Carolina R$ Antenas Wimax rgos Pblicos Total Geral - Prefeitura 3.500,00 R$ 100,00 4 50 58 R$ 14.000,00 R$ 5.000,00 R$ 78.000,00 35.000,00 R$ 8.000,00 1 3 R$ 35.000,00 R$ 24.000,00 Valor uni. e Subtotal

Tabela X Tabela de Custos Construo / Instalao da Rede WIMAX.


10


Tabela de Custos Empresas e Assinantes Domsticos R$250,0 Empresas privadas Usurios Domsticos Total Geral 0 R$100,0 0 420 3600 4.36 0 105.000,00 360.000,00 R$ 465.000,00

Tabela X Tabela de Custos Usuarios Comerciais e Domsticos EQUIPAMENTOS USADOS ESTAO WIMAX - PRINCIPAL Antena WAP-800 fornece timo desempenho em

ambientes de alta interferncia. Aproveita a antena matriz para controlar a direo e o padro de radiao e direo que forma o feixe e proporciona melhor radiao focalizado na direo da rea de cobertura. Com mltiplas antenas proporciona ganho de at quatro vezes mais em downlink para transmitir e oito vezes mais ganho em uplink no receptor, um sistema nico de antenas. Alm capacidade das antenas WAP-800. da utilizao de algoritmos de antenas inteligentes para aumentar a cobertura e

WAP 600 da Motorola um CPE com alta potncia, maior capacidade MIMO de RF e design flexvel, em um equipamento tradicional que amplia ainda mais o padro 802.16e com opes disponveis e flexveis da Motorola WIMAX do sistema de Ponto de Acesso. WAP 600 para uso dos operadores mveis com sistemas de antena atual cobertura de downlink. WAP 600 demonstra capaz de oferecer transmisses de maior potncia para aumentar a rea de grande capacidade de ganho em condies de alta disperso, como em reas rurais, urbanas e condomnios etc.


11

A arquitetura de rede WiMAX permite diferenciar seus servios digitais, com a convergncia, do mundo IP mvel, aproveitando as bases IP da plataforma de tecnologia WiMAX, que demonstraram os benefcios dos sistemas IP, incluindo a diminuio dos custos a rpida facilidade de gerenciamento. O modelo ASN fornece uma parte crtica da arquitetura fim-a-fim de rede WiMAX que liga o WiMAX, a rede de acesso via rdio a um ncleo IP, comum e oferece uma plataforma centralizada para as funes de servidor atravs de uma gesto localizada incluindo a segurana e a gesto da mobilidade.

ESTAES REPEDITORAS Nas estaes repetidoras usaremos apenas o WAP-800. USURIOS FINAIS Para os rgos pblicos, vamos utilizar apenas CPEOs, com a inteno de reduzir os custos, vamos utilizar o CPEi 150 tambm da motorola, que um modelo de tecnologia aberta plug-and-play com soluo de alta performance de dados para o portflio de banda larga para rede de acesso wireless. O CPEi 150 padro 802.16e WiMAX Certificado.

J para as empresas, usaremos algo mais completo e robusto. Usaremos o CPEi 775 Motorola, inclui embutido um roteador WiFi, e portas ATA de Voz sobre IP e VoIP. Seguindo uma histria de design excepcionais da Motorola, o CPEi 775 inclui toda a tecnologia em um nico equipamento ultra moderno que pela primeira vez pode ser disponibilizado com ampla gama de opes de bakcbone de rede com para garantir acesso de banda larga e permitir uma nova tecnologia. Uma extensa pesquisa de mercado foi feita para o lanamento do CPEi 775, foi projetado aos prestadores de servios, diferenciar e lucrar com seus investimentos em infra-estrutura de rede WIMAX. Para os usurios domsticos, temos duas solues, uma sria o CPEi 150, ou USBw 100. O USBw 100, pequeno, pratico de rpida instalao. Ideal para usurios mveis, o USBw 100 vem com interface universal serial Bus v1.1 e compatvel com 2.0.


12


CUSTOS ADICIONAIS CUSTOS LOCAIS As reas de instalao das antenas so pertencentes a prefeitura de Carolina, e em todas as reas de acesso as torres, temos estradas. Sendo dispensado o calculo dos mesmo. CUSTOS DE FUNCIONAMENTO Os custos de peas de reposio, taxa eletrica, combustiveis para veiculos e taxa de pessoal qualificado para manuteno sero fornecidos pelas empresas que se proporem a fazer o servio.

PASSO 4 AVALIAO DO PLANO O primeiro ponto a ser avaliado so os servios, a demanda da populao pelos mesmos. Como supra citados acima, a cidade j utiliza de servios como internet, telefonia movel e fixa, sendo assim, uma tecnologia que venha para completar e trazer qualidade e incorporar mais servios a esses, j teria um timo impacto. Mas o foco principal do projeto e atender aos orgos publicos, e as empresas de todos os portes, que esto necessitando de maior qualidade em suas operaes, e precisam aumentar sua gama de servios. Para ser manterem competitivas no mercado, e no ficar atrs em desenvolvimento. Com a analise da tabela de custos, e com base no dados doIBGE(Instituto Brasileiro de Geografia e estatistica) temos que a prefeitura tem condies financeiras para custear o projeto.


13

Segundo os dados do IBGE, a cidade de Carolina MA, est com uma folga de mais ou menos R$4.321,940, 00. O projeto custar em torno de R$ 78.000,00, sendo assim o valor do mesmo no ultrapassou 2% do valor que est de reserva nos caixas da prefeitura. Com todos os benefcios que sero dados aos rgos pblicos, as empresas e aos usurios domsticos. Cremos que o projeto alcanou um custo aceitvel.

REFERNCIAS


14


WIMAX TECHNOLOGY. Disponvel em: . Acesso em 12 de abr, de 2005.

PRADO, Eduardo. Dimensionamento de Redes Wimax. Disponvel em: . Acesso em: 10 de nov.de 2010.

BROERSMA. WiMax - don't believe the hype. Disponvel em: .Acesso em: 10 de nov. de 2010.

MAPS, GOOGLE. Disponvel em: . Acesso em 15 nov 10 WIKIPEDIA, - Carolina / MA. Disponvel em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Carolina_(Maranh%C3%A3o)>, Acessado em 10 nov 10


Redes Convergentes Wimax

Documents

Transcript of Redes Convergentes Wimax