12/4/2008
1
Outras Iniciativas para o Acesso sem Fios
Ewaldo Luiz de Mattos MehlUniversidade Federal do Paraná
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Departamento de Engenharia Elé[email protected]
Outras Iniciativas para o Acesso sem Fios
TE155-Redes de Acesso sem Fios
• WiBro• WRAN (IEEE 802 22)• WRAN (IEEE 802.22)• Bluetooth• ZigBee (IEEE 802.15.4)• Ultra-Wideband (UWB) & Wireless USB• Wireless HD (High Definition)Wireless HD (High Definition) • Radio Frequency Identification (RFID)
Standards Activities Board
Grupos de Trabalho IEEE 802TE155-Redes de Acesso sem Fios
802.3CSMA/CDEthernet
1-100 Mbps
802.5Token
Passing Ring
802.11Wireless
WLAN
802.15WirelessPersonal
Area Networks
802.19Co-existence
TAG
SponsorIEEE 802
Local and Metropolitan Area Networks(LMSC)
Sponsor Sponsor Sponsor
802.17ResilientPacketRing
802.21Media
IndependentHandoff
802.1HigherLayerLAN
Protocols
802.20Mobile
BroadbandWirelessAccess
802.18Radio
RegulatoryTAG
802.16BroadbandWireless
Broadband Access
802.22WirelessRegional
AreaNetworks
Grupos que trabalham comredes cabeadas
Grupos de Trabalho IEEE 802TE155-Redes de Acesso sem Fios
Standards Activities Board
802.3CSMA/CDEthernet
1-100 Mbps
802.5Token
Passing Ring
802.11Wireless
WLAN
802.15WirelessPersonal
Area Networks
802.19Co-existence
TAG
SponsorIEEE 802
Local and Metropolitan Area Networks(LMSC)
Sponsor Sponsor Sponsor
802.17ResilientPacketRing
802.21Media
IndependentHandoff
802.1HigherLayerLAN
Protocols
802.20Mobile
BroadbandWirelessAccess
802.18Radio
RegulatoryTAG
802.16BroadbandWireless
Broadband Access
802.22WirelessRegional
AreaNetworks
Grupos que trabalham comredes sem fios
12/4/2008
2
Grupos de Trabalho IEEE 802IEEE802
TE155-Redes de Acesso sem Fios
802.11WLAN
802.15WPAN
802.16WMAN
802.11b11 Mbit/s
802.15.1Bluetooth
802.16dFixed
…802.20WMANMobile
802.22WRAN802.22.1Enhanced
Part 74protection
802.18Regulatory
Matters
802.11g54 Mbit/s
…
802.15.3High rate
802.11n100 Mbit/s
…
802.16eMobile 802.22.2
RecommendedPractice802.11j
Relay
…
802.15.4Zigbee
Wi-Fi Wi-MAX
IEEE 802.22 - WRAN• WRAN: Wireless Regional Area Network
TE155-Redes de Acesso sem Fios
• Regiões com baixa densidade populacional(10 a 100 hab/km2) tem grande dificuldadepara acesso à Internet
• Grupo IEEE 802.22 criado em 2004
P t tili ã d i li d TV• Proposta: utilização de canais livres de TVem VHF e UHF (entre 54 MHz e 862 MHz) para acesso à Internet em áreas rurais.
IEEE 802.22 - WRANTE155-Redes de Acesso sem Fios
Exemplo: Espectro de ocupação de canais de TV em um local próximoda cidade de Seattle nos EUA.
FREQ VISUAL AURAL ERP ANTCH CALL CITY STATE AZIMUTH DISTANCE OFFSET FREQ FREQ KW HAAT4 KOMO-TV SEATTLE WA 251 12 Zero 67.25 71.75 100 2,3595 KING-TV SEATTLE WA 250 12 + 77.26 81.76 100 1,6507 KIRO-TV SEATTLE WA 251 12 Zero 175.25 179.75 316 1,8049 KCTS-TV SEATTLE WA 241 11 Zero 187.25 191.75 316 1,09611 KSTW TACOMA WA 241 11 + 199.26 203.76 316 78416 KONG-TV EVERETT WA 250 12 - 483.24 487.74 5000 82022 KTWB-TV SEATTLE WA 241 11 + 519.26 523.76 5000 88933 KWPX BELLEVUE WA 153 14 + 585.26 589.76 3720 2,00145 KHCV SEATTLE WA 153 14 + 657.26 661.76 2000 1,61151 KWOG BELLEVUE WA 153 14 + 693.26 697.76 3800 76156 KWDK TACOMA WA 153 14 Zero 723.25 727.75 3980 2,280
25 de maio de 2004:
TE155-Redes de Acesso sem FiosIEEE 802.22 - WRAN
O FCC dos EUA divulgou uma proposta(Proposed Rulemaking) de permitir ouso de permitir o uso de canais não-licenciados de TV em áreas onde estescanais não estejam sendo usados.j
12/4/2008
3
Voltada para Acesso Fixo.Limite de Potência no Cliente: 1 W
TE155-Redes de Acesso sem FiosIEEE 802.22 - WRAN
Limite de ganho da antena: 6 dBiRegistro obrigatório em um provedor de serviços.Geo-localização: GPS ou instalação profissional.p o ss o aSerá necessário a transmissão de um identificador único para cada cliente.Spectrum sensing: busca de canais livres.
1 W + antena de 6 dBi = 4 W EIRP.Somente permitirá acesso ponto-para-multiponto (uma estação base + diversos clientes)
TE155-Redes de Acesso sem FiosIEEE 802.22 - WRAN
estação base + diversos clientes).A estação-base determinará as características da rede em função do número de clientes conectados a cada instante.A estação-base será instalada e mantida por um provedor licenciado pelo órgão regulatório.As antenas dos clientes (Customer Premise Equipment –CPE – antenna) instalada no mínimo 10m acima do solo.)Cada CPE não irá transmitir se não estiver associada a uma estação base.A estação-base manterá uma base de dados de clientes cadastrados e se adaptará automaticamente à disponibilidade de canais da região.
IEEE 802 22
RAN “Regional Area Network”
WRAM e outras Redes IEEE
30 100 k
TE155-Redes de Acesso sem Fios
IEEE 802.2230-100 km
54 - 862 MHz
(Teste realizado com uma antena localizada a 22.1 m acima do solo em uma região rural a oeste da cidade de Ottawa, no Canada)
Disponibilidade de espectro abaixo de 1 GHz
Low UHF
TE155-Redes de Acesso sem Fios
12/4/2008
4
90
100
Groundh
Antennaaperture
Estudo da Freqüência ótima para acesso sem visada direta
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Reducedrefraction
Dopplerspread
40
50
60
70
80
com
plex
ity/c
ost (
%)
Industriali
Ionosphericreflection
Foliageabsorption
%bandwidth
wave reach
Filterselectivity
Phasenoise
0
10
20
30
.03 0.1 1 50.3 3Frequency (GHz)
Rel
ativ
e
Cosmicnoise
noise
Rain fade
Outdoor/indoorattenuation
NoiseFigure
WRAN:
MACLong round-trip
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Long round-trip delays
QPSK
16-QAM64-QAM
PHYAdaptive
modulationmodulation
Proposta de CPE (Customer Premise Equipment ) baseado em sintonizadores UHF para TV
Entrada
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Entrada de RF
Conector RJ45 Ethernet p/ o computador
Saída de RF
Fonte de alimentação
WRAN: Taxas de Transmissão e Cobertura Previstas
Typical WRAN service model RF channel bandwidth 6 MHz Typical spectrum efficiency 3 bit/(s*Hz)
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Typical spectrum efficiency 3 bit/(s Hz)Channel capacity 18 Mbit/s Per subscriber capacity (forward) 1.5 Mbit/s (peak min.) Per subscriber capacity (return) 384 kbit/s (peak min.) Over-subscription ratio 50:1 Subscribers per forward channel 600
Minimum viable operation Minimum number of subscribers 90 Initial penetration 5 %
Potential full penetrationPotential full penetrationPotential number of subscribers 1,800 Number of person per household 2.5 Population per coverage area 4500
Type of operation USA Other? WRAN base station EIRP limit 4 Watts 100 Watts (?) WRAN user terminal EIRP limit 4 Watts 4 Watts (?) Coverage radius 16.7 km 30.7 km Minimum population density 5.1 person/km2 1.5 person/km2
12/4/2008
5
(%) 80
90
100
www.crc.cawww.crc.ca
Perspectiva de usuários (EUA e Canada)
Optical fiber
Cable modem
ADSLMW wireless
b
Rel
ativ
e co
mpl
exity
/cos
t
Subu
rban
Urb
an
Den
se u
rban
Rur
al
Spar
sely
pop
ulat
ed
20
30
40
50
60
70
Satellite
802.22 WRAN
0 8 M
1.2 M
1.6 M
2.0 M
r den
sity
bin
(Mill
ion)
Population density (per km2)
0
10
20
0.1 1 10 100 1,000 10,000 100,000
0.4 M
0.8 M
0.0 M Popu
latio
n pe
r
Satellite WRAN100 W Base Station4 W User terminal
ADSL, Cable, ISM and UNII Wireless and Optical Fiber4 W Base Station
FCC Definition of ‘Rural’
Interferência com TV Digital (DTV)?
<= DTV <= WRAN
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Saturação do receptor de DTV pela transmissão WRAN => será necessário controlar a potência transmitida!
DTV station
Proposta do IEEE 802.22:
Base station power: 4 W (USA)Antenna height: 75 m
BS keep-out distance:Co-channel: 31 km
Adjacent channel: 1 km
TE155-Redes de Acesso sem Fios
30 km23 km
15 km
QPSK
16-QAM64-QAM
Antenna height: 75 mCPE keep-out distance:
Co-channel: 3 kmAdjacent channel: 70 m
Max throughput per 6 MHz:4.2 Mbit/s downstream
384 kbit/s upstream
Max throughput per 6 MHz:23 Mbit/s
Minimum service availability:location= 50%time= 99.9%
User terminal (CPE) power: 4 Wantenna height: 10 m
“Rádios Inteligentes”Cognitive Radios
Permitem o compartilhamento do espectro
TE155-Redes de Acesso sem Fios
p peletromagnético.
Os rádios adaptam-se ao espectroeletromagnético disponível em tempo real ede acordo com as condições do local deoperação..
Possibilitam o uso flexível e eficiente doespectro eletromagnético.
Reduzem o risco de interferências danosasaos usuários e serviços já estabelecidos.
12/4/2008
6
Implantação de “Radios Inteligentes” Cognitive radios
1. Cadastro em Banco de Dados + Geo-
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Localização: Determinará se o dispositivo podeoperar naquele local.
2. Sinal de Controle: Receberá um sinal de controleoriundo de uma estação licenciada, indicando quaiscanais estão livres ou ocupados na região.
3. Sensibilidade ao Espectro: O dispositivo faráp puma varredura de uma faixa do espectroeletromagnético para determinar quais canais de TVestão em uso.
1- Problemas associados à proposta de Banco de Dados e Geo-Localização
O registro no Banco de Dados pode ter falhas.
TE155-Redes de Acesso sem Fios
g p
A atualização do Banco de Dados serácomplicada, pois o ambiente estará sofrendomudanças constantes.
Aparelhos de GPS não operam adequadamenteem locais abrigados (a antena do CPE deveráobrigatoriamente ser externa!)obrigatoriamente ser externa!).
Proposta de Solução: O Banco de Dados e a geo-localização terão que ser complemenadas comtécnicas de varredura do espectro e verificaçãode quais canais estão livres.
2- Problemas associados à Técnica de Controle de Sinal
Superposição de Sinais de Controle provenientes
TE155-Redes de Acesso sem Fios
p p ç pde diferentes fontes pode causar falhas nosistema e impedir a transmissão.
Não há justificativa para que as estações de TVjá licenciadas enviem um sinal de controle paraum sistema não–licenciado.
Solução Proposta: o sinal de controle terá queSolução Proposta: o sinal de controle terá queser emitido pela estação-base, operada peloprovedor de acesso.
3- Problemas com a Técnica de Rastreamento do Espectro
O “ambiente eletromagnético” muda
TE155-Redes de Acesso sem Fios
gconstantemente e é afetado por: - sinais refletidos- atenuação atmosférica- obstáculos móveis
Estruturas e acidentes topográficos podem criaráreas de sobra, onde um determinado canal de TV,poderia ser falsamente detectado como disponível.
Solução Proposta: bloqueio de emissões realizadaspor CPEs localizadas em regiões “proibidas” ou emcanais não disponíveis.
12/4/2008
7
Cronograma IEEE 802.22TE155-Redes de Acesso sem Fios
Janeiro 2008:Té i d t ã d t t d IEEETérmino da votação do texto da norma IEEE
802.22. (versão final)
Primeiro semestre de 2008:Publicação da versão final da norma IEEE
802.22.
2009:Previsão de montagem dos primeiros sistemas
comerciais (EUA e Canadá).
ConclusõesA utilização de canais livres de TV parece ser uma boa alternativa para acesso à Internet
TE155-Redes de Acesso sem Fios
pem áreas rurais.
É necessário garantir as transmissões das emissoras já licenciadas.
A tecnologia proposta pelo grupo IEEE 802.22 tem diversos problemas práticos a p pserem superados, obrigando o uso de cognitive radios.A interferência com sinais de TV digital só foi estudada por enquanto com o sistema norte-americano (DTV).
Top Related