Gerenciamento para Redes Sem Fio de Pequenas Cidades
• Introdução • Motivação Imagine sentar-se em um banco de praça com seu laptop ou computador de bolso e poder conectar-se à Internet sem pagar nada –ou ao menos muito pouco ou interligar pontos de uma determinada empresa espalhados pelos quatros cantos de uma pequena cidade, tornado o acesso aos processos e as informações muito mais rápidos.. O que parece uma realidade distante para todos os brasileiros, já possível em algumas cidades do mundo, onde prefeituras instalaram (ou possuem planos para tanto) redes wi-fi para que os moradores pudessem ter acesso gratuito –ou ao menos a um custo muito mais baixo do que o oferecido pelos provedores convencionais- e empresas interliguem todos os seus pontos através de uma rede privada e à rede mundial de computadores. Entendemos que em nosso município de Itaituba essa realidade também possa ser implementada. A pesquisa em redes wireless vem contemplar a busca por soluções tecnológicas que possam resolver a ampla necessidade de acesso em pontos distantes dos centros das grandes e pequenas cidades brasileiras. A busca por tais soluções vem também oferecer uma alternativa tecnológica às conexões cabeadas, que muitas vezes são custosas no momento da implantação e do crescimento da rede. Para cortar os próprios custos e ainda melhorar a vida dos cidadãos, algumas prefeituras começaram a firmar parcerias com empresas de telefonia ou de tecnologia sem-fio. As formas de implementação da tecnologia variam bastante. De maneira geral, a prefeitura banca a instalação ou adaptação de antenas para que elas transmitam o sinal wi-fi. Para criar um clima de inovação e produtividade tivemos a idéia de criar uma rede por meio de tecnologia sem fio que permitisse a usuários ou empresas se manterem conectados à Internet oe a seus escritórios a qualquer hora, em qualquer lugar da cidade. Trabalhos relacionados (opcional); • Trabalhos relacionados (opcional); A idéia de dar prover Internet de graça ou subsidiada começou a surgir em pequenas cidades do interior dos EUA, onde os grandes provedores custavam a chegar. Para conseguir navegar, os moradores precisavam fazer interurbanos via acesso discado, o que tornava a conexão muito cara –fenômeno comum no Brasil.
Hoje, nos Estados Unidos, já são 186 cidades com acesso público à Internet ou em vias de implementá-lo, de acordo com o site Muniwireless.com, que acompanha a evolução dessas inovações. Em julho do ano passado, eram 122, o que denota um crescimento de quase 50%. Mais de 300 municipalidades já anunciaram algum tipo de plano. De acordo com o site, as prefeituras norte-americanas investiram cerca de US$ 76,5 milhões em redes wireless em 2005. Para 2007, a previsão é de US$ 405,6 milhões, 430% a mais. • Objetivo e metas (opcional) do trabalho; Implantar apresentar a comunidade e empresas locais um sistema de redes WI-FI no município de Itaituba, com intuito de mostrar, essa nova e poderosa ferramenta, minimizando os custos e complicações de instalação de uma rede com alcance em toda a sede do município. Publico alvo: provedores, órgãos e instituições publicas e privadas espalhadas pelo município. • Organização do trabalho (apresentar objetivos e metas de cada capítulo) O trabalho será dividido em 5 capítulos de acordo com o definido pelo orientardor. Capitulo 1 – tecnologias de redes Visão geral de redes (com fio e sem fio). Capitulo 2 - gerenciamento de redes sem fio Capitulo 3 – projeto de rede sem fio para pequenas cidades. Capitulo 4 – ferramentas de gerenciamento para redes sem fio. Capitulo 5 – descrição das ferramentas e metodologias de implementação.
1 - Agora tens até o final deste mês para pesquisar e estudar sobre redes wireless metropolitanas, suas formas de implantação, gerenciamento e segurança; e no final disso me enviar um resumo do capítulo 3, com: objetivos, metas e organização.
2 - O processo de configurar segurança em uma rede Wireless é tão simples que não merece um capítulo. Podes inserir o assunto em tópicos nos capítulos já existentes.
Tecnologia de Redes Inicialmente, as redes eram simplesmente uma forma de transmitir dados de um micro a outro, substituindo o famoso DPL/DPC (disquete pra lá, disquete pra cá), usado até então. As primeiras redes de computadores foram criadas ainda durante a década de 60, como uma forma de transferir informações de um computador a outro. Na época, o meio mais usado para armazenamento externo de dados e transporte ainda eram os cartões perfurados, que armazenavam poucas dezenas de caracteres cada (o formato usado pela IBM, por exemplo, permitia armazenar 80 caracteres por cartão). Eles são uma das formas mais lentas, trabalhosas e demoradas de transportar grandes quantidades de informação que se pode imaginar. São, literalmente, cartões de cartolina com furos, que representam os bits um e zero armazenados: De 1970 a 1973 foi criada a Arpanet, uma rede que interligava várias universidades e diversos órgãos militares. Nesta época surgiu o e-mail e o FTP, recursos que utilizamos até hoje. Ainda em 1973 foi feito o primeiro teste de transmissão de dados usando o padrão Ethernet, dentro do PARC (o laboratório de desenvolvimento da Xerox, em Palo Alto, EUA). Por sinal, foi no PARC onde várias outras tecnologias importantes, incluindo a interface gráfica e o mouse, foram originalmente desenvolvidas. O padrão Ethernet é utilizado pela maioria das tecnologias de rede local em uso, das placas mais baratas às redes wireless. O padrão Ethernet define a forma como os dados são organizados e transmitidos. É graças a ele que placas de diferentes fabricantes funcionam perfeitamente em conjunto. A maioria das pessoas concorda que a Internet apareceu na data em que foi criada a ARPANET, em 1969. Esta rede criou a primeira infra-estrutura global de comunicações e os respectivos protocolos. A ARPANET tinha como objectivo principal servir a investigação e o desenvolvimento, sobretudo para o Departamento de Defesa dos E.U.A.. Qualquer conteúdo ou comunicação de índole comercial era estritamente proibido naquela altura. Durante da década de 1980, a ARPANET foi sendo ligada a outras redes de universidades e de grandes empresas, como a HP. Os primeiros ISP - Internet Service Providers - começaram a aparecer na década de 1980 e começaram a dar acesso a empresas e particulares, sobretudo através de dialup.
2. MODELO OSI Durante as últimas duas décadas, houve um grande aumento na quantidade e no tamanho das redes. Várias redes, no entanto, foram criadas através de implementações diferentes de hardware e de software. Como resultado, muitas redes eram incompatíveis, e a comunicação entre redes com diferentes especificações tornou-se difícil. Para tratar desse problema, a International Organization for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa sobre vários esquemas de rede. A ISO reconheceu a necessidade da criação de um modelo de rede para ajudar os desenvolvedores a implementar redes que poderiam comunicar-se e trabalhar juntas (interoperabilidade). Assim, a ISO lançou em 1984 o modelo de referência OSI. 3 O MODELO TCP/IP Embora o modelo de referência OSI seja universalmente reconhecido, o padrão aberto técnico e histórico da Internet é o Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). O modelo de referência TCP/IP e a pilha de protocolos TCP/IP tornam possível a comunicação de dados entre dois computadores quaisquer, em qualquer parte do mundo, praticamente à velocidade da luz. O modelo TCP/IP tem importância histórica, assim como os padrões que permitiram que as indústrias de telefonia e energia elétrica, se desenvolvessem. 3.1 Semelhanças e Diferenças Semelhanças •Ambos têm camadas •Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços muito diferentes •Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis •A tecnologia de comutação de pacotes (e não comutação de circuitos) é presumida por ambos •Os profissionais da rede precisam conhecer ambos Diferenças •O TCP/IP combina os aspectos das camadas de apresentação e de sessão dentro da sua camada de aplicação •O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do OSI em uma camada •O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas •Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos seus protocolos. Ao contrário, geralmente as redes não são desenvolvidas de acordo com o protocolo OSI, embora o modelo OSI seja usado como um guia.
4.PROTOCOLO Para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem até um destino, através de uma rede, é importante que todos os dispositivos da rede usem a mesma linguagem, ou protocolo. Um protocolo é um conjunto de regras que tornam mais eficiente a comunicação em uma rede. Alguns exemplos comuns são: •No Congresso, as normas de procedimento possibilitam que centenas de representantes (todos desejosos de falar) se organizem, para dar vez a cada um e comunicar suas idéias de forma ordenada. •Quando estamos dirigindo, outros carros sinalizam (ou deveriam sinalizar) para virar à esquerda ou à direita. Sem isso, haveria uma grande confusão nas ruas. •Ao pilotarem um avião, os pilotos obedecem a regras muito específicas de comunicação com outros aviões e com o controle de tráfego aéreo. •Quando se atende o telefone, diz-se "Alô", e a pessoa que ligou responde, dizendo "Alô. Aqui fala..." e assim por diante. 5 MEIOS DE COMUNICAÇÃO Um meio é um material através do qual os pacotes de dados trafegam. Ele pode ser um dos seguintes materiais: •Cabos telefônicos •UTP •Cabos coaxiais (usados para TV a cabo) •Fibra óptica (fibras finas de vidro que transportam luz) Existem dois outros tipos de meios menos óbvios, mas que ainda assim devem ser levados em consideração nas comunicações em rede. Primeiro, a atmosfera (constituída principalmente de oxigênio, nitrogênio e vapor d'água), que transporta ondas de rádio, microondas e luz. A comunicação sem nenhum tipo de fio ou cabo é chamada de comunicação sem fio ou em espaço livre. Isso é possível através das ondas eletromagnéticas (EM). As ondas EM, que no vácuo trafegam todas à velocidade da luz, incluem as ondas de energia, as ondas de rádio, as microondas, a luz infravermelha, a luz visível, a luz ultravioleta, os raios X e os raios gama. As ondas EM trafegam através da atmosfera (constituída principalmente de oxigênio, nitrogênio e vapor d'água), mas também trafegam no vácuo do espaço (onde virtualmente não há nenhuma matéria, nem moléculas, nem átomos). 6. TOPOLOGIAS O layout de uma rede é denominado topologia da rede. Há varias formas nas quais podemos organizar a interligação entre cada um dos nós "nodos" da rede. Há quatro topologias chamadas canônicas: ponto-a-ponto, barramento, anel, estrela ou árvore. A escolha da topologia apropriada para uma determinada aplicação depende de vários fatores, sendo estabilidade, velocidade, confiabilidade e custo os mais importantes. À distância entre os nós e o tamanho da rede, também sãos fatores preponderantes. A topologia de uma rede descreve como é o layout do meio através do qual há o tráfego de informações, e também como os dispositivos estão conectados a ele. 6.1. Ponto a ponto É um tipo de configuração física de enlaces (links) de comunicação de dados, onde existem apenas dois pontos de dispositivos de comunicação em cada uma das extremidades dos enlaces. Geralente é utilizado cabeamento Coaxial para realizar essas conexões ou cabo cross.
6.2. Barramento No modelo de conexão denominado rede em bus, também conhecido como barramento -, todos os computadores são ligados em um mesmo barramento físico de dados. Quando um computador estiver a transmitir um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a transmissão.
6.3 Anel A topologia de rede em anel consiste em estações conectadas através de um circuito fechado, em série, formando um circuito fechado (anel). Uma desvantagem é que se, por acaso apenas uma das máquinas falhar, toda a rede pode ser comprometida.
6.4 Estrela Pode-se formar redes com topologia estrela interligando computadores através de hubs, switches ou qualquer outro concentrador/comutador. Diz-se que uma rede tem topologia estrela quando um computador se conecta a outro apenas através de um equipamento central concentrador, sem nenhuma ligação direta, nem através de outro computador.
7 SOLUÇÕES DE REDES DE DADOS A maioria das redes de dados são classificadas como redes locais (LANs) ou redes de longa distância (WANs). As LANs estão geralmente localizadas em edifícios ou campus individuais e manipulam comunicações internas. As WANs cobrem uma grande área geográfica e conectam cidades e países. 7.1 LAN As redes locais (LANs) consistem em computadores, placas de rede, meios de rede, dispositivos de controle de tráfego de rede e dispositivos periféricos. As LANs permitem que as empresas que usam a tecnologia da computação compartilhem, de modo eficaz, itens como arquivos e impressoras e usem meios de comunicação como correio eletrônico. Elas reúnem: dados, comunicações, computação e servidores de arquivos. As LANs são projetadas para executar as seguintes ações: •Operar dentro de uma área geográfica limitada •Permitir que muitos usuários acessem meios de grande largura de banda •Fornecer conectividade ininterrupta aos serviços locais •Conectar dispositivos fisicamente adjacentes 7.2 WAN - WIDE AREA NETWORK À medida que o uso do computador cresceu nas empresas, logo se percebeu que até mesmo as LANs não eram o suficiente. Em um sistema de LAN, cada departamento ou empresa era uma espécie de ilha eletrônica. Era necessário um modo de passar informações de uma empresa a outra de maneira rápida e eficiente. A solução era a criação de redes de longa distância (WANs). As WANs interconectavam LANs, que forneciam acesso a computadores ou servidores de arquivos em outros locais. Como as WANs conectavam redes usuárias dentro de uma vasta área geográfica, elas permitiram que as empresas se comunicassem a grandes distâncias. Com os computadores, impressoras e outros dispositivos em rede ou conectados em uma WAN, as empresas podiam comunicar-se, para compartilhar informações e recursos, além de acessar a Internet. Algumas tecnologias comuns à WAN são: •Modems •ISDN (Integrated Services Digital Network) ou RDSI (Rede Digital de Serviços Integrada) •DSL (Digital Subscriber Line) •Frame Relay •ATM (Asynchronous Transfer Mode) •As séries portadoras T (USA) e E (Europa): T1, E1, T3, E3, etc. •SONET (Synchronous Optical Network) e SDH (Synchronous Digital Hierarchy) 8. MEDIDAS DE LARGURA DE BANDA DIGITAL Entretando, as LANs e as WANs sempre tiveram algo em comum, o uso do termo largura de banda para descrever suas capacidades. A largura de banda é a medida da quantidade de informação que pode ser transferida de um lugar para o outro em um determinado período de tempo. Há dois usos comuns da expressão largura de banda: um se refere a sinais analógicos, o outro, a sinais digitais. Usamos o termo da unidade de informação mais básica o bit, a unidade básica de tempo é o segundo. Descrevemos a quantidade de fluxo de informações, em um intervalo de tempo específico, usando as unidades "bits por segundo" para descrever esse fluxo. Bits por segundo é uma unidade de largura de banda. O gráfico resume as várias unidades de largura de banda.
9 DISPOSITIVOS DE REDE Os dispositivos que se conectam diretamente a um segmento de rede são chamados de hosts. Esses hosts incluem computadores, clientes e servidores, impressoras, scanners e muitos outros dispositivos do usuário. Esses dispositivos fornecem aos usuários uma conexão com a rede, com a qual os usuários compartilham, criam e obtêm informações. Os dispositivos de host podem existir sem uma rede, porém, sem a rede, as capacidades do host são muito limitadas. Eles não são símbolos padronizados na indústria de rede de hosts, mas são geralmente bastante óbvios. 9.1 Hubs A finalidade de um hub é gerar os sinais da rede novamente e os retemporizar. Isso é feito no nível de bit para um grande número de hosts (por exemplo, 4, 8 ou mesmo 24), usando um processo conhecido como concentração. A definição é muito similar a dos repetidores, e por essa razão um hub também é conhecido como repetidor multiportas. A diferença é o número de cabos que se conectam ao dispositivo. Dois motivos para se usar os hubs: criar um ponto de conexão central para os meios de cabeamento e aumentar a confiabilidade da rede. A confiabilidade da rede é aumentada permitindo-se que qualquer cabo falhe sem afetar toda a rede. Isso difere da topologia de barramento onde, se houver uma falha no cabo, toda a rede será afetada. Os hubs são considerados dispositivos da camada 1 porque apenas regeneram o sinal e o transmitem por todas as suas portas (conexões da rede). Existem diferentes classificações de hubs na rede. A primeira classificação é dizer se os hubs são ativos ou passivos. A maioria dos hubs modernos é ativa. Eles obtêm energia de uma fonte de alimentação para gerar novamente os sinais da rede. Alguns hubs são chamados dispositivos passivos porque simplesmente repartem o sinal entre vários usuários, como quando usamos um fio "Y" em um CD player para mais de um fone de ouvido. Os hubs passivos não regeneram os bits, ou seja, não estendem o comprimento de um cabo, apenas permitem que dois ou mais hosts se conectem ao mesmo segmento de cabo. Outra classificação é se os hubs são inteligentes ou burros. Os hubs inteligentes têm portas do console, o que significa que podem ser programados para gerenciar o tráfego da rede. Os hubs burros simplesmente aceitam um sinal da rede de entrada e o repete em todas as portas sem a habilidade de realizar qualquer gerenciamento. 9.2 Switches Um switch é um dispositivo da camada 2, assim como a bridge. Na verdade, um switch é chamado de bridge multiporta, assim como um hub é chamado de repetidor multiporta. A diferença entre o hub e o switch é que os switches tomam as decisões com base nos endereços MAC e os hubs não tomam nenhuma decisão. Devido às decisões que os switches tomam, eles tornam uma LAN muito mais eficiente. Eles fazem isso "comutando" os dados apenas pela porta à qual o host apropriado está conectado. Ao contrário, um hub enviará os dados por todas as portas para que todos os hosts tenham que ver e processar (aceitar ou rejeitar) todos os dados. Os switches, à primeira vista, se parecem com os hubs. Os hubs e os switches têm muitas portas de conexão, uma vez que parte de suas funções é a concentração da conectividade (permitindo que muitos dispositivos sejam conectados a um ponto na rede). A diferença entre um hub e um switch é o que acontece dentro do dispositivo. A finalidade de um switch é concentrar a conectividade, ao mesmo tempo tornando a transmissão de dados mais eficiente. Por hora, pensa-se no switch como algo capaz de combinar a conectividade de um hub com a regulamentação do tráfego de uma bridge em cada porta. Ele comuta os quadros das portas de entrada (interfaces) para as portas de saída, enquanto fornece a cada porta a largura de banda completa (a velocidade da transmissão de dados no backbone da rede). 9.3 Roteadores O roteador é o dispositivo que está na camada de rede do modelo OSI, também conhecida como camada 3. Trabalhar na camada 3 permite que o roteador tome decisões com base nos grupos de endereços de rede (classes), ao contrário dos endereços MAC individuais da camada 2. Os roteadores também podem conectar diferentes tecnologias da camada 2, como Ethernet, Token-ring e FDDI. No entanto, devido à sua habilidade de rotear pacotes com base nas informações da camada 3, os roteadores se tornaram o backbone da Internet, executando o protocolo IP. A finalidade de um roteador é examinar os pacotes de entrada (dados da camada 3), escolher o melhor caminho para eles através da rede e depois comutar os pacotes para a porta de saída apropriada. Os roteadores são os dispositivos de controle de tráfego mais importantes nas grandes redes. Eles permitem que praticamente qualquer tipo de computador se comunique com qualquer outro computador em qualquer parte do mundo. Um roteador pode ter muitos tipos diferentes de portas de interface. 9.4 Modem Modem, modulador/demodulador, é um dispositivo eletrônico que modula um sinal digital em uma onda analógica, pronta a ser transmitida pela linha telefônica, e que demodula o sinal analógico e o reconverte para o formato digital original. Utilizado para conexão à Internet, BBS, ou a outro computador. O processo de conversão de sinais binários para analógicos é chamado de modulação/conversão digital-analógico. Quando o sinal é recebido, um outro modem reverte o processo (chamado demodulação). Ambos os modems devem estar trabalhando de acordo com os mesmos padrões, que especifica, entre outras coisas, a velocidade de transmissão (bps, baud, nível e algoritmo de compressão de dados, protocolo, etc). 10 NÚMEROS DE PORTA TCP E UDP Tanto o TCP quanto o UDP usam números de porta (soquete) para passar as informações às camadas superiores. Os números de porta são usados para manter registro de diferentes conversações que cruzam a rede ao mesmo tempo. Os desenvolvedores de aplicações de software concordaram em usar números de porta bastante conhecidos, emitidos pelo órgão Internet Assigned Numbers Authority (IANA). Toda conversação destinada à aplicação FTP usa os números de porta padrão 20 e 21. A porta 20 é usada para a parte de dados; a porta 21 é usada para controle. As conversações que não envolvem uma aplicação com número de porta conhecido recebem números de porta aleatórios em um intervalo específico acima de 1023. Algumas portas são reservadas no TCP e no UDP, embora possa haver aplicações que não os suportem. Os números de portas têm os seguintes intervalos atribuídos: •Números abaixo de 1024 são considerados números de porta conhecidos. •Números acima de 1023 recebem números de porta atribuídos dinamicamente. •Números de porta registrados são aqueles registrados para aplicações específicas de fabricantes. A maioria desses números é superior a 1024. Os sistemas finais usam números de portas para selecionar a aplicação correta. O host origem atribui dinamicamente números de porta de origem gerados na própia origem. Esses números são sempre superiores a 1023.
Redes Sem Fio Metropolitanas As redes sem fio metropolitanas podem também ser chamadas por redes sem fio de banda larga [2]. O termo banda larga sem fio (wireless broadband) refere-se, neste contexto, a transmissão de dados em alta velocidade ocorrida dentro de uma infra- estrutura de pontos fixos, incluindo tanto os terminais de assinantes quanto os servidores de serviço. A tecnologia de banda larga sem fio se apresenta como um competidor para fibra óptica, para a infra-estrutura física da maioria das operadoras de TV de cabo (composta de fibra e cabo coaxial), para a tecnologia DSL, e, em uma extensão muito menor, para a banda larga por satélite. Embora a banda larga já esteja disponível por um bom tempo, o acesso ainda é limitado. No final de 2002, as estatísticas mostravam que somente 46 milhões de assinantes no mundo inteiro tinham acesso à banda larga e, nos Estados Unidos, somente 17 por cento das residências estavam conectadas [2]. O problema principal não está na demanda, mas sim na maneira como o acesso é fornecido. Conexões DSL ou a cabo são limitadas porque os clientes muitas vezes: • Estão fora da área onde os serviços de DSL são oferecidos; • Não fazem parte de uma infra-estrutura residencial a cabo; • Acham que a conexão é muito cara. Com a banda larga sem fio, essas barreiras deixam de existir. Por causa da sua natureza sem fio, a distribuição é mais rápida, o escalonamento é mais fácil e mais flexível, podendo atender aos clientes que estão fora da faixa de serviços cabeados ou que não estão satisfeitos com as alternativas existentes de banda larga com fio. Alguns padrões industriais governam o projeto e o desempenho dos equipamentos de banda larga sem fio, como o ETSI HiperMAN [3] e o 802.16 desenvolvido pelo Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE).
O Padrão IEEE 802.16
O padrão IEEE 802.16, terminado em 2001 e aprovado em 8 de abril de 2002, define, entre outras características, a especificação da interface aérea, as funcionalidades adicionais na camada física e as mudanças na camada de controle de acesso ao meio para redes sem fio metropolitanas, também denominadas como sistemas fixos sem fio de banda larga [1]. O sistema baseado no padrão 802.16 é basicamente composto de uma estação base e de estações terminais, conhecidas também como CPE (Customer Premises Equipment), como ilustrado na Figura 1. A estação base é o local central que coleta todos os dados de e para as estações terminais dentro de uma célula. As estações base possuem antenas com feixes relativamente largos, divididos em um ou vários setores a fim de fornecer uma cobertura de 360 graus. Uma unidade de assinante ou CPE consiste basicamente de uma unidade externa com um radio e uma antena conectados a uma unidade interna, basicamente um modem, que faz a interface com o usuário final.
A primeira versão do padrão 802.16 foi destinada para ambientes com visada direta (ver Figura 2), operando em bandas de freqüência elevadas abrangendo a faixa de 10-66Ghz. Em 2003 foi concluída uma variação do padrão, o padrão 802.16a [4], projetado para sistemas operando em bandas de freqüência entre 2Ghz e 11Ghz. A maior diferença entre essas duas bandas de freqüência está na capacidade de suportar a falta de visada direta nas freqüências mais baixas (2-10Ghz), algo que não é possível nas bandas de freqüência mais elevadas (10-66Ghz). Além disso, o padrão original permite a operação apenas em bandas de freqüência licenciadas, já a variação do padrão permite tanto a operação em bandas licenciadas quanto em bandas não licenciadas.
O padrão 802.16 da IEEE é caracterizado por suas altas taxas transferência de dados, transmitindo a 134,4 Mbps, em bandas licenciadas, e a 75 Mbps em bandas não licenciadas [2]. Um ponto diferencial do padrão IEEE 802.16 é que a interface aérea foi projetada para transmitir dados ou tráfego multimídia que necessitam de alto suporte de qualidade de serviço (QoS). O padrão 802.16 é completamente orientado a conexões a fim de garantir qualidade de serviço para a comunicação de telefonia e de multimídia, as quais não admitem atrasos. O padrão IEEE 802.16 emprega um sistema de modulação adaptativa, com a utilização de três esquemas de modulação diferentes, quais sejam, QAM-64, QAM-16 e QPSK. Nesse sistema, o esquema de modulação do sinal é ajustado dependendo da condição do canal [5]. Quando o canal de rádio é de alta qualidade, é usado o esquema de modulação mais elevado (QAM-64). Quando ocorre a atenuação do sinal, o padrão pode alterar o esquema de modulação para QAM-16 ou QPSK a fim de manter a qualidade da conexão e a estabilidade do canal. A Tabela 1 apresenta uma comparação entre as características principais do padrão IEEE 802.16 com a sua variação, o padrão IEEE 802.16a.
Conforme observado na Tabela 1, o padrão 802.16a suporta a falta de visada direta, algo que não é permitido no padrão 802.16. Entretanto, a taxa de transmissão do padrão 802.16 é consideravelmente maior que a do padrão 802.16a. É importante observar também que ambos os padrões são sistemas fixos, onde a mobilidade dos assinantes da rede não é permitida. Além disso, ambos os padrões permitem o esquema de modulação adaptativa. O padrão originalmente proposto suporta uma topologia ponto-multiponto em que cada estação base comunica-se com até centenas de estações estacionárias de usuários. Já a variação do padrão (802.16a) suporta também a topologia em malha (mesh) na qual além da comunicação da estação base aos assinantes, há também a comunicação assinante para assinante, permitindo que o sinal seja roteado entre os diversos usuários da rede, conforme ilustrado na Figura 3.
O WiMax
A organização sem fins lucrativos WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum) foi criada pela Intel e por outras empresas líderes de equipamentos e componentes de comunicação para impedir que os problemas de interoperabilidade encontrados no padrão IEEE 802.11 aconteçam novamente nos equipamentos do padrão 802.16. A organização WiMax tem a meta de ajudar a promover e certificar a compatibilidade e interoperabilidade dos equipamentos de banda larga sem fio. WiMax é o nome normalmente associado aos padrões IEEE 802.16a/REVd/e. O IEEE REVd, agora publicado com o nome de IEEE 802.16-2004, introduz suporte para CPE indoor (NLOS), que são equipamentos utilizados em ambientes fechados e que não necessitam de visada direta, e a variação IEEE 802.16e introduzirá suporte para mobilidade [6].
Descrição do Cenário
Em qualquer projeto de implementação de rede, há dois pontos fundamentais que devem ser avaliados: o ambiente físico em que será implementada a rede e os custos envolvidos no projeto. No caso das redes cabeadas, a análise do ambiente físico está relacionada basicamente com a distância máxima de alcance dos fios e com a infra-estrutura para a passagem dos cabos, entretanto, nas redes sem fio essa análise está intimamente relacionada com os obstáculos no trajeto do sinal de rádio. O Cenário proposto neste Estudo é o de implementação de uma rede sem fio metropolitana para a cidade de Itaituba. A cidade de Itaituba é caracterizada pelos aspectos naturais peculiares da região amazônica como a incidência constante de chuvas, o número elevado de árvores e as construções relativamente baixas. Todos esses aspectos irão influenciar na propagação do sinal de rádio e devem ser previamente analisados.
A Região de Itaituba
Itaituba, que ocupa o segundo lugar, em extensão territorial no Estado, com 159.538.44 km², fica localizada no extremo norte do País, no estado do Pará, estando situada a aproximadamente 160 quilômetros da linha do Equador. Sua população é de aproximadamente 168.861 habitantes e sua área é de 15.953.844 ha hectares. Itaituba é conhecida também como Cidade Pepita com uma vegetação bastante rica. A altura média das árvores na cidade de Itaituba é de aproximadamente 10 metros. O clima da região é quente e úmido com um alto índice de chuvas. A temperatura mínima atingida na cidade é de aproximadamente 25°C, nas madrugadas, enquanto que a temperatura máxima pode chegar perto dos 40°C, especialmente entre julho e novembro [7]. Em relação ao solo, cabe salientar que a cidade de Itaituba, ao menos para os seus próprios moradores, sempre teve a má fama de ter um tipo de solo impróprio para grandes edifícios. Entretanto, verifica-se que nos últimos anos, essa barreira está sendo superada com a construção de novas edificações bem elevadas , apesar de ainda estarem muito longe dos grandes prédios de outras cidades do País. Além dessa característica do terreno, cabe salientar que a região de Itaituba não possui grandes elevações com montanhas ou morros, apresentando apenas desnivelamentos em diversos pontos da cidade.
Análise das Interferências na Área de Itaituba
Pensar em uma infra-estrutura de rede que suporte vários usuários e com uma grande área de cobertura traz logo a idéia de limitações, principalmente orçamentárias. Entretanto, além do aspecto financeiro, deve-se levar em conta também as limitações geográficas, que podem ser determinantes dependendo da topografia da cidade. Como mencionado anteriormente, a maioria das construções em Itaituba não são muito elevadas. Tal característica tende a ser negativa para implantação de antenas (e/ou estação base) e consequentemente para propagação do sinal uma vez que a visada direta teria dificuldades de ser conseguida. Construções importantes como órgãos públicos e universidades, que seriam clientes potenciais para a implementação de redes sem fio metropolitanas em Itaituba, também tendem a ser construções de pouca estatura, com crescimento basicamente horizontal, como é o caso da Universidade Federal do Pará (UFPA), da Secretaria Municipal de Saúde (SEMSA) e da própria Prefeitura Municipal (PMI), alem de outras empresas no município. Considerando as características das construções em Itaituba, seria necessário que a estação base estivesse situada em um local bastante elevado para conseguir uma visada direta das construções existentes na cidade, entretanto, como já foi dito a cidade não possui montanhas ou grandes elevações para a fixação da estação base. Diante desse quadro, uma alternativa seria operar a rede com equipamentos que não necessitem de visada direta, dessa forma, todas as pequenas construções conseguiriam captar o sinal, eliminando a necessidade e a preocupação de se construir uma torre muito alta. Pela natureza do clima de Itaituba, caracterizado pela grande incidência de chuvas, a possibilidade de interferências em uma rede sem fio metropolitana é muito grande. As ondas de rádio que operam na faixa de 10 a 60 GHz são conhecidas como ondas milimétricas e têm como principal característica o fato de serem absorvidas pela chuva [8]. Desta forma, seria preferível para Itaituba a utilização do padrão 802.16a que opera em faixas de 2 a 11GHz, minimizando os efeitos da absorção das ondas pela chuva. Outro aspecto que deve ser analisado é o fato de que as ondas de rádio em contato com outras superfícies tendem a sofrer absorção, e no caso em estudo, a grande quantidade de árvores na cidade de Itaituba pode provocar perdas significantes. Além disso, as árvores, à medida que crescem, podem gerar situações imprevisíveis de falta de visada direta. Dessa forma, diante das características da cidade de Itaituba, que resultam em uma dificuldade de se estabelecer visada direta entre as antenas da estação base e dos usuários da rede, conclui-se que o padrão que melhor se adapta à cidade é o 802.16ª que permite a comunicação sem visada direta.
Estudo de Caso Para Itaituba-Pa
O projeto de rede sem fio metropolitana proposto para a cidade de Itaituba irá abranger os centros e postos de Saúde de Itaituba. O principal objetivo é interligar os postos com o centro de Saúde em uma rede abrangente, que possa ser confiável, veloz e segura o suficiente para compartilhar informações entre seus usuários e redundante para que alguma falha não interrompa o seu funcionamento. Tal rede estaria ligada à Rede Nacional de Saúde para obter conexão à Internet.
A Topologia da Rede
Topologia de rede é a relação lógica e física dos nós em uma rede. É um mapa de uma rede que indica os segmentos de rede, os pontos de interconexão e as comunidades de usuários. Em geral, o objetivo de todo projeto de rede é o de apresentar uma rede segura, redundante e escalável. Tal objetivo deve ser levado em consideração na escolha da topologia da rede. O padrão 802.16a possui como vantagem a possibilidade de comunicação assinante para assinante em um ambiente sem visada direta (NLOS). No caso Itaituba, é preferível a utilização de equipamentos NLOS devido à dificuldade de se estabelecer uma visada direta, tanto em virtude da pouca altura das construções da cidade, quanto em virtude das árvores que cercam grandes pontos da região, conforme dito anteriormente. Entretanto, é perfeitamente possível a utilização de equipamentos LOS no projeto para a cidade de Itaituba, mas neste caso teria que haver um maior cuidado com a altura das antenas e com a escolha do local para a instalação da estação base, de forma que seja observado a visada direta entre as antenas da estação base e dos Postos de Saúde(PS). O padrão 802.16a suporta tanto a topologia ponto-multiponto como a topologia em malha (mesh). Levando em consideração a necessidade de ligações confiáveis e robustas, foi estabelecido como melhor escolha para Itaituba a topologia em malha. Uma grande vantagem desta topologia é que devido ao seu esquema de interconexão, mesmo que se verifiquem falhas em algumas conexões, é improvável que essas falhas impossibilitem a comunicação em qualquer um dos pontos da rede. Uma configuração ponto-multiponto também é uma opção possível, mas nesse caso não se teria a redundância das ligações. É necessário analisar agora onde será instalada a estação base e se haverá a necessidade de instalação de mais de uma estação base para os clientes propostos. Entretanto, antes de ser decidido em qual local estará situada a estação base para a cidade de Itaituba, é necessário que sejam observados os limites e distâncias permitidas pelo padrão 802.16. O padrão permite que sejam alcançadas distâncias de até 50 quilômetros, desde que nas melhores circunstâncias possíveis, com uma taxa de dados reduzida a poucos Mbit/s e em um ambiente com visada direta. Tal distância seria conseguida em um cenário típico de uma área rural, com poucos carros, edifícios, árvores, ou qualquer outro fator que reduzisse a potência do sinal de rádio como a chuva. Entretanto, em um cenário típico de uma grande cidade, tais condições não seriam possíveis, dessa forma, pensando em um cenário mais realista, a cobertura típica em um ambiente com visada direta ficaria em torno de 30 quilômetros. Em um ambiente sem visada direta, o alcance da célula 802.16a ficaria em torno de 8 a 15 Km, operando com uma largura de banda de 75 Mbps e utilizando o canal de 20 MHz. Como a cidade de Itaituba é relativamente compacta, ela é favorável a esse tipo de solução. Tendo em vista as distâncias aqui apresentadas, para cobrir os PS localizados em Itaituba poderíamos utilizar equipamentos sem linha de visada, visto que neste cenário as IPEs encontram-se bem próximas da estação base, e somente alguns um pouco distanntes, sendo alcançadas pelo raio típico de cobertura da estação base. Uma única estação base pode suportar simultaneamente dezenas de empresas e centenas de residências, embora a quantidade exata dependa do equipamento que está sendo utilizado. Considerando o cenário apresentado, composto por +ou- 12 Instituições de Pesquisa e Educação, será necessária apenas uma estação base para suportar todos os usuários propostos. Para a fixação da antena da estação base, pode ser utilizada uma estrutura já existente como a torre da radio Itaituba ou da Telemar, com o devido aluguel de utilização da estrutura. Entretanto, uma alternativa poderia ser a construção de uma torre própria em Itaituba para a instalação da antena da estação base, sendo que tal alternativa elevaria substancialmente o custo da solução.
Os Custos da Implantação
Algo importante nas redes sem fio é que não há que se falar em custo por Km, visto que esse tipo de rede não se utiliza uma infra-estrutura física para a transmissão. Os custos, neste caso, estão basicamente relacionados com os equipamentos da estação base e dos usuários. De uma forma geral, os custos de implantação de uma rede padrão 802.16 se referem à aquisição do equipamento da estação base e do assinante, à infra-estrutura de instalação da antena da estação base. Com relação à estação base, há que se falar em dois custos, o custo com o equipamento, e o custo com a instalação. Estima-se que os custos com a aquisição da estação base estariam em torno de US$ 20k para atender a 60 linhas T1 para clientes corporativos e a centenas de residências. Já os custos com infra-estrutura de instalação da estação base irão depender de muitos fatores, sendo o principal deles a necessidade de construção de uma torre própria para a estação base, que sairia em torno de R$.... Outra possibilidade seria o aluguel de espaço em torres já disponíveis, como de emissoras de rádios ou TVs, por exemplo. Resumindo todas essas variantes, os custos de ligação de backhaul de uma rede sem fio metropolitana para atender as PS localizadas em Itaituba seriam:
O custo para aquisição da estação base seria dividido pelas participantes, resultando em um custo individual para cada PS. Além disso, cada PS arcaria com o custo de seu equipamento de CPE,
É importante salientar que a inclusão no projeto de outras PSs ou outras instituições, desde que observado o limite de usuários suportados pela estação base, reduziria os custos para as demais Usuarios uma vez que os custos fixos de aquisição e instalação da estação base e de ligação de backhaul seriam divididos por todos.
O estudo de viabilidade para a região de Itaituba demonstrou a robustez do padrão. Mesmo com um cenário bastante adverso, o padrão apresentou grande número de opções, de forma a se adaptar ao melhor cenário, explicando dessa forma o alarde que está sendo feito em torno do padrão. Além disso, este padrão elimina antigas restrições físicas, permitindo a interligação de equipamentos tanto em áreas urbanas como em áreas rurais, ou mesmo ribeirinhas, uma vez que não necessita de infra-estrutura de ligação, o que o faz aumentar o escopo de usuários. Isto é possibilitado também pela flexibilidade do padrão, que aceita freqüências e topologias diferenciadas permitindo a adaptação aos diversos tipos de cenários.
Gerenciamento para Redes Sem Fio de Pequenas Cidades
ResponderExcluir• Introdução
• Motivação
Imagine sentar-se em um banco de praça com seu laptop ou computador de bolso e poder conectar-se à Internet sem pagar nada –ou ao menos muito pouco ou interligar pontos de uma determinada empresa espalhados pelos quatros cantos de uma pequena cidade, tornado o acesso aos processos e as informações muito mais rápidos.. O que parece uma realidade distante para todos os brasileiros, já possível em algumas cidades do mundo, onde prefeituras instalaram (ou possuem planos para tanto) redes wi-fi para que os moradores pudessem ter acesso gratuito –ou ao menos a um custo muito mais baixo do que o oferecido pelos provedores convencionais- e empresas interliguem todos os seus pontos através de uma rede privada e à rede mundial de computadores.
Entendemos que em nosso município de Itaituba essa realidade também possa ser implementada. A pesquisa em redes wireless vem contemplar a busca por soluções tecnológicas que possam resolver a ampla necessidade de acesso em pontos distantes dos centros das grandes e pequenas cidades brasileiras. A busca por tais soluções vem também oferecer uma alternativa tecnológica às conexões cabeadas, que muitas vezes são custosas no momento da implantação e do crescimento da rede. Para cortar os próprios custos e ainda melhorar a vida dos cidadãos, algumas prefeituras começaram a firmar parcerias com empresas de telefonia ou de tecnologia sem-fio. As formas de implementação da tecnologia variam bastante. De maneira geral, a prefeitura banca a instalação ou adaptação de antenas para que elas transmitam o sinal wi-fi.
Para criar um clima de inovação e produtividade tivemos a idéia de criar uma rede por meio de tecnologia sem fio que permitisse a usuários ou empresas se manterem conectados à Internet oe a seus escritórios a qualquer hora, em qualquer lugar da cidade.
Trabalhos relacionados (opcional);
• Trabalhos relacionados (opcional);
A idéia de dar prover Internet de graça ou subsidiada começou a surgir em pequenas cidades do interior dos EUA, onde os grandes provedores custavam a chegar. Para conseguir navegar, os moradores precisavam fazer interurbanos via acesso discado, o que tornava a conexão muito cara –fenômeno comum no Brasil.
Hoje, nos Estados Unidos, já são 186 cidades com acesso público à Internet ou em vias de implementá-lo, de acordo com o site Muniwireless.com, que acompanha a evolução dessas inovações. Em julho do ano passado, eram 122, o que denota um crescimento de quase 50%. Mais de 300 municipalidades já anunciaram algum tipo de plano. De acordo com o site, as prefeituras norte-americanas investiram cerca de US$ 76,5 milhões em redes wireless em 2005. Para 2007, a previsão é de US$ 405,6 milhões, 430% a mais.
• Objetivo e metas (opcional) do trabalho;
Implantar apresentar a comunidade e empresas locais um sistema de redes WI-FI no município de Itaituba, com intuito de mostrar, essa nova e poderosa ferramenta, minimizando os custos e complicações de instalação de uma rede com alcance em toda a sede do município.
Publico alvo: provedores, órgãos e instituições publicas e privadas espalhadas pelo município.
• Organização do trabalho (apresentar objetivos e metas de cada capítulo)
O trabalho será dividido em 5 capítulos de acordo com o definido pelo orientardor.
Capitulo 1 – tecnologias de redes
Visão geral de redes (com fio e sem fio).
Capitulo 2 - gerenciamento de redes sem fio
Capitulo 3 – projeto de rede sem fio para pequenas cidades.
Capitulo 4 – ferramentas de gerenciamento para redes sem fio.
Capitulo 5 – descrição das ferramentas e metodologias de implementação.
PROFESSOR EU GOSTARIA DE INCLUIR UM CAPITULO SO SOBRE SEGURANÇA DE REDES SEM FIO O QUE AXA?
ResponderExcluir1 - Agora tens até o final deste mês para pesquisar e estudar sobre redes wireless metropolitanas, suas formas de implantação, gerenciamento e segurança; e no final disso me enviar um resumo do capítulo 3, com: objetivos, metas e organização.
ResponderExcluir2 - O processo de configurar segurança em uma rede Wireless é tão simples que não merece um capítulo. Podes inserir o assunto em tópicos nos capítulos já existentes.
ok e entao até o fim do mes
ResponderExcluircapitulo I
ResponderExcluirTecnologia de Redes
Inicialmente, as redes eram simplesmente uma forma de transmitir dados de um micro a outro, substituindo o famoso DPL/DPC (disquete pra lá, disquete pra cá), usado até então. As primeiras redes de computadores foram criadas ainda durante a década de 60, como uma forma de transferir informações de um computador a outro. Na época, o meio mais usado para armazenamento externo de dados e transporte ainda eram os cartões perfurados, que armazenavam poucas dezenas de caracteres cada (o formato usado pela IBM, por exemplo, permitia armazenar 80 caracteres por cartão).
Eles são uma das formas mais lentas, trabalhosas e demoradas de transportar grandes quantidades de informação que se pode imaginar. São, literalmente, cartões de cartolina com furos, que representam os bits um e zero armazenados: De 1970 a 1973 foi criada a Arpanet, uma rede que interligava várias universidades e diversos órgãos militares. Nesta época surgiu o e-mail e o FTP, recursos que utilizamos até hoje. Ainda em 1973 foi feito o primeiro teste de transmissão de dados usando o padrão Ethernet, dentro do PARC (o laboratório de desenvolvimento da Xerox, em Palo Alto, EUA). Por sinal, foi no PARC onde várias outras tecnologias importantes, incluindo a interface gráfica e o mouse, foram originalmente desenvolvidas. O padrão Ethernet é utilizado pela maioria das tecnologias de rede local em uso, das placas mais baratas às redes wireless. O padrão Ethernet define a forma como os dados são organizados e transmitidos. É graças a ele que placas
de diferentes fabricantes funcionam perfeitamente em conjunto.
A maioria das pessoas concorda que a Internet apareceu na data em que foi criada
a ARPANET, em 1969. Esta rede criou a primeira infra-estrutura global de comunicações
e os respectivos protocolos.
A ARPANET tinha como objectivo principal servir a investigação e o
desenvolvimento, sobretudo para o Departamento de Defesa dos E.U.A.. Qualquer
conteúdo ou comunicação de índole comercial era estritamente proibido naquela altura.
Durante da década de 1980, a ARPANET foi sendo ligada a outras redes de
universidades e de grandes empresas, como a HP.
Os primeiros ISP - Internet Service Providers - começaram a aparecer na década
de 1980 e começaram a dar acesso a empresas e particulares, sobretudo através de dialup.
2. MODELO OSI
Durante as últimas duas décadas, houve um grande aumento na quantidade e no
tamanho das redes. Várias redes, no entanto, foram criadas através de implementações
diferentes de hardware e de software. Como resultado, muitas redes eram incompatíveis,
e a comunicação entre redes com diferentes especificações tornou-se difícil. Para tratar
desse problema, a International Organization for Standardization (ISO) realizou uma
pesquisa sobre vários esquemas de rede. A ISO reconheceu a necessidade da criação de
um modelo de rede para ajudar os desenvolvedores a implementar redes que poderiam
comunicar-se e trabalhar juntas (interoperabilidade). Assim, a ISO lançou em 1984 o
modelo de referência OSI.
3 O MODELO TCP/IP
Embora o modelo de referência OSI seja universalmente reconhecido, o padrão
aberto técnico e histórico da Internet é o Transmission Control Protocol/Internet
Protocol (TCP/IP). O modelo de referência TCP/IP e a pilha de protocolos TCP/IP
tornam possível a comunicação de dados entre dois computadores quaisquer, em qualquer
parte do mundo, praticamente à velocidade da luz. O modelo TCP/IP tem importância
histórica, assim como os padrões que permitiram que as indústrias de telefonia e energia
elétrica, se desenvolvessem.
3.1 Semelhanças e Diferenças
Semelhanças
•Ambos têm camadas
•Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços muito
diferentes
•Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis
•A tecnologia de comutação de pacotes (e não comutação de circuitos) é
presumida por ambos
•Os profissionais da rede precisam conhecer ambos
Diferenças
•O TCP/IP combina os aspectos das camadas de apresentação e de sessão
dentro da sua camada de aplicação
•O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do OSI em uma camada
•O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas
•Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se
desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos seus
protocolos. Ao contrário, geralmente as redes não são desenvolvidas de acordo com o
protocolo OSI, embora o modelo OSI seja usado como um guia.
4.PROTOCOLO
Para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem até um destino, através de
uma rede, é importante que todos os dispositivos da rede usem a mesma linguagem, ou
protocolo. Um protocolo é um conjunto de regras que tornam mais eficiente a
comunicação em uma rede. Alguns exemplos comuns são:
•No Congresso, as normas de procedimento possibilitam que centenas de
representantes (todos desejosos de falar) se organizem, para dar vez a cada um e
comunicar suas idéias de forma ordenada.
•Quando estamos dirigindo, outros carros sinalizam (ou deveriam
sinalizar) para virar à esquerda ou à direita. Sem isso, haveria uma grande confusão nas
ruas.
•Ao pilotarem um avião, os pilotos obedecem a regras muito específicas de
comunicação com outros aviões e com o controle de tráfego aéreo.
•Quando se atende o telefone, diz-se "Alô", e a pessoa que ligou responde,
dizendo "Alô. Aqui fala..." e assim por diante.
5 MEIOS DE COMUNICAÇÃO
Um meio é um material através do qual os pacotes de dados trafegam. Ele pode ser um dos seguintes materiais:
•Cabos telefônicos
•UTP
•Cabos coaxiais (usados para TV a cabo)
•Fibra óptica (fibras finas de vidro que transportam luz)
Existem dois outros tipos de meios menos óbvios, mas que ainda assim devem ser
levados em consideração nas comunicações em rede. Primeiro, a atmosfera (constituída
principalmente de oxigênio, nitrogênio e vapor d'água), que transporta ondas de rádio,
microondas e luz.
A comunicação sem nenhum tipo de fio ou cabo é chamada de comunicação sem
fio ou em espaço livre. Isso é possível através das ondas eletromagnéticas (EM). As
ondas EM, que no vácuo trafegam todas à velocidade da luz, incluem as ondas de
energia, as ondas de rádio, as microondas, a luz infravermelha, a luz visível, a luz
ultravioleta, os raios X e os raios gama. As ondas EM trafegam através da atmosfera
(constituída principalmente de oxigênio, nitrogênio e vapor d'água), mas também
trafegam no vácuo do espaço (onde virtualmente não há nenhuma matéria, nem
moléculas, nem átomos).
6. TOPOLOGIAS
O layout de uma rede é denominado topologia da rede. Há varias formas nas
quais podemos organizar a interligação entre cada um dos nós "nodos" da rede. Há quatro
topologias chamadas canônicas: ponto-a-ponto, barramento, anel, estrela ou árvore. A
escolha da topologia apropriada para uma determinada aplicação depende de vários
fatores, sendo estabilidade, velocidade, confiabilidade e custo os mais importantes. À
distância entre os nós e o tamanho da rede, também sãos fatores preponderantes.
A topologia de uma rede descreve como é o layout do meio através do qual há o
tráfego de informações, e também como os dispositivos estão conectados a ele.
6.1. Ponto a ponto
É um tipo de configuração física de enlaces (links) de comunicação de dados,
onde existem apenas dois pontos de dispositivos de comunicação em cada uma das
extremidades dos enlaces. Geralente é utilizado cabeamento Coaxial para realizar essas
conexões ou cabo cross.
6.2. Barramento
No modelo de conexão denominado rede em bus, também conhecido como
barramento -, todos os computadores são ligados em um mesmo barramento físico de
dados. Quando um computador estiver a transmitir
um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao
mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a transmissão.
6.3 Anel
A topologia de rede em anel consiste em estações conectadas através de um
circuito fechado, em série, formando um circuito fechado (anel). Uma desvantagem é que se, por acaso apenas uma das máquinas falhar, toda
a rede pode ser comprometida.
6.4 Estrela
Pode-se formar redes com topologia estrela interligando computadores através de
hubs, switches ou qualquer outro concentrador/comutador.
Diz-se que uma rede tem topologia estrela quando um computador se conecta a
outro apenas através de um equipamento central concentrador, sem nenhuma ligação
direta, nem através de outro computador.
7 SOLUÇÕES DE REDES DE DADOS
A maioria das redes de dados são classificadas como redes
locais (LANs) ou redes de longa distância (WANs). As LANs estão geralmente
localizadas em edifícios ou campus individuais e manipulam comunicações internas. As
WANs cobrem uma grande área geográfica e conectam cidades e países.
7.1 LAN
As redes locais (LANs) consistem em computadores, placas de rede, meios de
rede, dispositivos de controle de tráfego de rede e dispositivos periféricos. As LANs
permitem que as empresas que usam a tecnologia da computação compartilhem, de modo
eficaz, itens como arquivos e impressoras e usem meios de comunicação como correio
eletrônico. Elas reúnem: dados, comunicações, computação e servidores de arquivos.
As LANs são projetadas para executar as seguintes ações:
•Operar dentro de uma área geográfica limitada
•Permitir que muitos usuários acessem meios de grande largura de banda
•Fornecer conectividade ininterrupta aos serviços locais
•Conectar dispositivos fisicamente adjacentes
7.2 WAN - WIDE AREA NETWORK
À medida que o uso do computador cresceu nas empresas, logo se percebeu que
até mesmo as LANs não eram o suficiente. Em um sistema de LAN, cada departamento
ou empresa era uma espécie de ilha eletrônica. Era necessário um modo de passar
informações de uma empresa a outra de maneira rápida e eficiente.
A solução era a criação de redes de longa distância (WANs). As WANs
interconectavam LANs, que forneciam acesso a computadores ou servidores de arquivos
em outros locais. Como as WANs conectavam redes usuárias dentro de uma vasta área
geográfica, elas permitiram que as empresas se comunicassem a grandes distâncias. Com
os computadores, impressoras e outros dispositivos em rede ou conectados em uma
WAN, as empresas podiam comunicar-se, para compartilhar informações e recursos,
além de acessar a Internet.
Algumas tecnologias comuns à WAN são:
•Modems
•ISDN (Integrated Services Digital Network) ou RDSI (Rede Digital de
Serviços Integrada)
•DSL (Digital Subscriber Line)
•Frame Relay
•ATM (Asynchronous Transfer Mode)
•As séries portadoras T (USA) e E (Europa): T1, E1, T3, E3, etc.
•SONET (Synchronous Optical Network) e SDH (Synchronous Digital
Hierarchy)
8. MEDIDAS DE LARGURA DE BANDA DIGITAL
Entretando, as LANs e as WANs sempre tiveram algo em comum, o uso do termo
largura de banda para descrever suas capacidades.
A largura de banda é a medida da quantidade de informação que pode ser
transferida de um lugar para o outro em um determinado período de tempo. Há dois usos
comuns da expressão largura de banda: um se refere a sinais analógicos, o outro, a sinais
digitais.
Usamos o termo da unidade de informação mais básica o bit, a unidade básica de tempo é o segundo. Descrevemos a quantidade de fluxo de informações, em um intervalo de tempo específico, usando as unidades "bits por segundo" para descrever esse fluxo.
Bits por segundo é uma unidade de largura de banda. O gráfico resume as várias unidades de largura de
banda.
9 DISPOSITIVOS DE REDE
Os dispositivos que se conectam diretamente a um segmento de rede são
chamados de hosts. Esses hosts incluem computadores, clientes e servidores,
impressoras, scanners e muitos outros dispositivos do usuário. Esses dispositivos
fornecem aos usuários uma conexão com a rede, com a qual os usuários
compartilham, criam e obtêm informações. Os dispositivos de host podem existir
sem uma rede, porém, sem a rede, as capacidades do host são muito limitadas.
Eles não são símbolos padronizados na indústria de rede de hosts, mas são
geralmente bastante óbvios.
9.1 Hubs
A finalidade de um hub é gerar os sinais da rede novamente e os
retemporizar. Isso é feito no nível de bit para um grande número de hosts (por
exemplo, 4, 8 ou mesmo 24), usando um processo conhecido como concentração.
A definição é muito similar a dos repetidores, e por essa razão um hub também é conhecido como repetidor multiportas. A diferença é o número de cabos que se conectam ao dispositivo. Dois motivos para se usar os hubs: criar um ponto de conexão central para os meios de cabeamento e aumentar a confiabilidade da rede. A confiabilidade da rede é aumentada permitindo-se que qualquer cabo falhe sem afetar toda a rede. Isso difere da topologia de barramento onde, se houver uma falha no cabo, toda a rede será afetada. Os hubs são considerados dispositivos da camada 1 porque apenas regeneram o sinal e o
transmitem por todas as suas portas (conexões da rede).
Existem diferentes classificações de hubs na rede. A primeira classificação é dizer
se os hubs são ativos ou passivos. A maioria dos hubs modernos é ativa. Eles
obtêm energia de uma fonte de alimentação para gerar novamente os sinais da
rede. Alguns hubs são chamados dispositivos passivos porque simplesmente
repartem o sinal entre vários usuários, como quando usamos um fio "Y" em um
CD player para mais de um fone de ouvido. Os hubs passivos não regeneram os
bits, ou seja, não estendem o comprimento de um cabo, apenas permitem que dois
ou mais hosts se conectem ao mesmo segmento de cabo.
Outra classificação é se os hubs são inteligentes ou burros. Os hubs
inteligentes têm portas do console, o que significa que podem ser programados
para gerenciar o tráfego da rede. Os hubs burros simplesmente aceitam um sinal
da rede de entrada e o repete em todas as portas sem a habilidade de realizar
qualquer gerenciamento.
9.2 Switches
Um switch é um dispositivo da camada 2, assim como a bridge. Na
verdade, um switch é chamado de bridge multiporta, assim como um hub é
chamado de repetidor multiporta. A diferença entre o hub e o switch é que os
switches tomam as decisões com base nos endereços MAC e os hubs não tomam
nenhuma decisão. Devido às decisões que os switches tomam, eles tornam uma
LAN muito mais eficiente. Eles fazem isso "comutando" os dados apenas pela
porta à qual o host apropriado está conectado. Ao contrário, um hub enviará os
dados por todas as portas para que todos os hosts tenham que ver e processar
(aceitar ou rejeitar) todos os dados.
Os switches, à primeira vista, se parecem com os hubs. Os hubs e os switches têm
muitas portas de conexão, uma vez que parte de suas funções é a concentração da
conectividade (permitindo que muitos dispositivos sejam conectados a um ponto
na rede). A diferença entre um hub e um switch é o que acontece dentro do
dispositivo.
A finalidade de um switch é concentrar a conectividade, ao mesmo tempo
tornando a transmissão de dados mais eficiente. Por hora, pensa-se no switch como
algo capaz de combinar a conectividade de um hub com a regulamentação do
tráfego de uma bridge em cada porta. Ele comuta os quadros das portas de entrada
(interfaces) para as portas de saída, enquanto fornece a cada porta a largura de
banda completa (a velocidade da transmissão de dados no backbone da rede).
9.3 Roteadores
O roteador é o dispositivo que está na camada de rede do modelo OSI,
também conhecida como camada 3. Trabalhar na camada 3 permite que o
roteador tome decisões com base nos grupos de endereços de rede (classes), ao
contrário dos endereços MAC individuais da camada 2. Os roteadores também
podem conectar diferentes tecnologias da camada 2, como Ethernet, Token-ring e
FDDI. No entanto, devido à sua habilidade de rotear pacotes com base nas
informações da camada 3, os roteadores se tornaram o backbone da Internet,
executando o protocolo IP.
A finalidade de um roteador é examinar os pacotes de entrada (dados da camada
3), escolher o melhor caminho para eles através da rede e depois comutar os
pacotes para a porta de saída apropriada. Os roteadores são os dispositivos de
controle de tráfego mais importantes nas grandes redes. Eles permitem que
praticamente qualquer tipo de computador se comunique com qualquer outro
computador em qualquer parte do mundo. Um roteador pode ter muitos tipos diferentes
de portas de interface.
9.4 Modem
Modem, modulador/demodulador, é um dispositivo eletrônico que modula um sinal
digital em uma onda analógica, pronta a ser transmitida pela linha telefônica, e que
demodula o sinal analógico e o reconverte para o formato digital original. Utilizado para
conexão à Internet, BBS, ou a outro computador.
O processo de conversão de sinais binários para analógicos é chamado de
modulação/conversão digital-analógico. Quando o sinal é recebido, um outro modem
reverte o processo (chamado demodulação). Ambos os modems devem estar trabalhando
de acordo com os mesmos padrões, que especifica, entre outras coisas, a velocidade de
transmissão (bps, baud, nível e algoritmo de compressão de dados, protocolo, etc).
10 NÚMEROS DE PORTA TCP E UDP
Tanto o TCP quanto o UDP usam números de porta (soquete) para passar as informações
às camadas superiores. Os números de porta são usados para manter registro de diferentes
conversações que cruzam a rede ao mesmo tempo.
Os desenvolvedores de aplicações de software concordaram em usar números de porta
bastante conhecidos, emitidos pelo órgão Internet Assigned Numbers Authority (IANA).
Toda conversação destinada à aplicação FTP usa os números de porta padrão 20 e 21. A
porta 20 é usada para a parte de dados; a porta 21 é usada para controle. As conversações
que não envolvem uma aplicação com número de porta conhecido recebem números de
porta aleatórios em um intervalo específico acima de 1023. Algumas portas são
reservadas no TCP e no UDP, embora possa haver aplicações que não os suportem.
Os números de portas têm os seguintes intervalos atribuídos:
•Números abaixo de 1024 são considerados números de porta conhecidos.
•Números acima de 1023 recebem números de porta atribuídos dinamicamente.
•Números de porta registrados são aqueles registrados para aplicações específicas
de fabricantes. A maioria desses números é superior a 1024.
Os sistemas finais usam números de portas para selecionar a aplicação correta. O
host origem atribui dinamicamente números de porta de origem gerados na própia
origem. Esses números são sempre superiores a 1023.
Objetivo secundário:
ResponderExcluirDefinir um modelo de estrutura e procedimentos de montagem de uma rede sem fio para pequenas cidades.
Este modelo poderá ser usado por empresas particulares; organizações e instituições públicas; e provedores de internet.
professor ainda esse final de semana entregamos a segunda parte
ResponderExcluirCapitulo III
ResponderExcluirRedes Sem Fio Metropolitanas
As redes sem fio metropolitanas podem também ser chamadas por redes sem fio de banda larga [2]. O termo banda larga sem fio (wireless broadband) refere-se, neste contexto, a transmissão de dados em alta velocidade ocorrida dentro de uma infra- estrutura de pontos fixos, incluindo tanto os terminais de assinantes quanto os
servidores de serviço.
A tecnologia de banda larga sem fio se apresenta como um competidor para fibra óptica, para a infra-estrutura física da maioria das operadoras de TV de cabo (composta de fibra e cabo coaxial), para a tecnologia DSL, e, em uma extensão muito menor, para a banda larga por satélite. Embora a banda larga já esteja disponível por um bom tempo, o acesso ainda é limitado. No final de 2002, as estatísticas mostravam que somente 46 milhões de assinantes no mundo inteiro tinham acesso à banda larga e, nos Estados Unidos, somente 17 por cento das residências estavam conectadas [2]. O problema principal não está na demanda, mas sim na maneira como o acesso é fornecido. Conexões DSL ou a cabo são limitadas porque os clientes muitas vezes:
• Estão fora da área onde os serviços de DSL são oferecidos;
• Não fazem parte de uma infra-estrutura residencial a cabo;
• Acham que a conexão é muito cara.
Com a banda larga sem fio, essas barreiras deixam de existir. Por causa da sua natureza sem fio, a distribuição é mais rápida, o escalonamento é mais fácil e mais flexível, podendo atender aos clientes que estão fora da faixa de serviços cabeados ou que não estão satisfeitos com as alternativas existentes de banda larga com fio.
Alguns padrões industriais governam o projeto e o desempenho dos equipamentos de banda larga sem fio, como o ETSI HiperMAN [3] e o 802.16 desenvolvido pelo Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE).
O Padrão IEEE 802.16
O padrão IEEE 802.16, terminado em 2001 e aprovado em 8 de abril de 2002, define, entre outras características, a especificação da interface aérea, as funcionalidades adicionais na camada física e as mudanças na camada de controle de acesso ao meio para redes sem fio metropolitanas, também denominadas como sistemas fixos sem fio de banda larga [1].
O sistema baseado no padrão 802.16 é basicamente composto de uma estação base e de estações terminais, conhecidas também como CPE (Customer Premises Equipment), como ilustrado na Figura 1. A estação base é o local central que coleta todos os dados de e para as estações terminais dentro de uma célula. As estações base possuem antenas com feixes relativamente largos, divididos em um ou vários setores a fim de fornecer uma cobertura de 360 graus. Uma unidade de assinante ou CPE consiste basicamente de uma unidade externa com um radio e uma antena conectados a uma unidade interna, basicamente um modem, que faz a interface com o usuário final.
A primeira versão do padrão 802.16 foi destinada para ambientes com visada direta (ver Figura 2), operando em bandas de freqüência elevadas abrangendo a faixa de 10-66Ghz. Em 2003 foi concluída uma variação do padrão, o padrão 802.16a [4], projetado para sistemas operando em bandas de freqüência entre 2Ghz e 11Ghz. A maior diferença entre essas duas bandas de freqüência está na capacidade de suportar a falta de visada direta nas freqüências mais baixas (2-10Ghz), algo que não é possível nas bandas de freqüência mais elevadas (10-66Ghz). Além disso, o padrão original permite a operação apenas em bandas de freqüência licenciadas, já a variação do padrão permite tanto a operação em bandas licenciadas quanto em bandas não licenciadas.
O padrão 802.16 da IEEE é caracterizado por suas altas taxas transferência de dados, transmitindo a 134,4 Mbps, em bandas licenciadas, e a 75 Mbps em bandas não licenciadas [2].
Um ponto diferencial do padrão IEEE 802.16 é que a interface aérea foi projetada para transmitir dados ou tráfego multimídia que necessitam de alto suporte de qualidade de serviço (QoS). O padrão 802.16 é completamente orientado a conexões a fim de garantir qualidade de serviço para a comunicação de telefonia e de multimídia, as quais não admitem atrasos.
O padrão IEEE 802.16 emprega um sistema de modulação adaptativa, com a utilização de três esquemas de modulação diferentes, quais sejam, QAM-64, QAM-16 e QPSK. Nesse sistema, o esquema de modulação do sinal é ajustado dependendo da condição do canal [5]. Quando o canal de rádio é de alta qualidade, é usado o esquema de modulação mais elevado (QAM-64). Quando ocorre a atenuação do sinal, o padrão pode alterar o esquema de modulação para QAM-16 ou QPSK a fim de manter a qualidade da conexão e a estabilidade do canal.
A Tabela 1 apresenta uma comparação entre as características principais do padrão IEEE 802.16 com a sua variação, o padrão IEEE 802.16a.
Conforme observado na Tabela 1, o padrão 802.16a suporta a falta de visada direta, algo que não é permitido no padrão 802.16. Entretanto, a taxa de transmissão do padrão 802.16 é consideravelmente maior que a do padrão 802.16a. É importante observar também que ambos os padrões são sistemas fixos, onde a mobilidade dos assinantes da rede não é permitida. Além disso, ambos os padrões permitem o esquema de modulação adaptativa.
O padrão originalmente proposto suporta uma topologia ponto-multiponto em que cada estação base comunica-se com até centenas de estações estacionárias de usuários. Já a variação do padrão (802.16a) suporta também a topologia em malha (mesh) na qual além da comunicação da estação base aos assinantes, há também a comunicação assinante para assinante, permitindo que o sinal seja roteado entre os diversos usuários da rede, conforme ilustrado na Figura 3.
O WiMax
A organização sem fins lucrativos WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum) foi criada pela Intel e por outras empresas líderes de equipamentos e componentes de comunicação para impedir que os problemas de interoperabilidade encontrados no padrão IEEE 802.11 aconteçam novamente nos equipamentos do padrão 802.16. A organização WiMax tem a meta de ajudar a promover e certificar a compatibilidade e interoperabilidade dos equipamentos de banda larga sem fio.
WiMax é o nome normalmente associado aos padrões IEEE 802.16a/REVd/e. O IEEE REVd, agora publicado com o nome de IEEE 802.16-2004, introduz suporte para CPE indoor (NLOS), que são equipamentos utilizados em ambientes fechados e que não necessitam de visada direta, e a variação IEEE 802.16e introduzirá suporte para mobilidade [6].
Descrição do Cenário
Em qualquer projeto de implementação de rede, há dois pontos fundamentais que devem ser avaliados: o ambiente físico em que será implementada a rede e os custos envolvidos no projeto. No caso das redes cabeadas, a análise do ambiente físico está relacionada basicamente com a distância máxima de alcance dos fios e com a infra-estrutura para a passagem dos cabos, entretanto, nas redes sem fio essa análise está intimamente relacionada com os obstáculos no trajeto do sinal de rádio.
O Cenário proposto neste Estudo é o de implementação de uma rede sem fio metropolitana para a cidade de Itaituba. A cidade de Itaituba é caracterizada pelos aspectos naturais peculiares da região amazônica como a incidência constante de chuvas, o número elevado de árvores e as construções relativamente baixas. Todos esses aspectos irão influenciar na propagação do sinal de rádio e devem ser previamente analisados.
A Região de Itaituba
Itaituba, que ocupa o segundo lugar, em extensão territorial no Estado, com 159.538.44 km², fica localizada no extremo norte do País, no estado do Pará, estando situada a aproximadamente 160 quilômetros da linha do Equador. Sua população é de aproximadamente 168.861 habitantes e sua área é de 15.953.844 ha hectares. Itaituba é conhecida também como Cidade Pepita com uma vegetação bastante rica. A altura média das árvores na cidade de Itaituba é de aproximadamente 10 metros.
O clima da região é quente e úmido com um alto índice de chuvas. A temperatura mínima atingida na cidade é de aproximadamente 25°C, nas madrugadas, enquanto que a temperatura máxima pode chegar perto dos 40°C, especialmente entre julho e novembro [7].
Em relação ao solo, cabe salientar que a cidade de Itaituba, ao menos para os seus próprios moradores, sempre teve a má fama de ter um tipo de solo impróprio para grandes edifícios. Entretanto, verifica-se que nos últimos anos, essa barreira está sendo superada com a construção de novas edificações bem elevadas , apesar de ainda estarem muito longe dos grandes prédios de outras cidades do País. Além dessa característica do terreno, cabe salientar que a região de Itaituba não possui grandes elevações com montanhas ou morros, apresentando apenas desnivelamentos em diversos pontos da cidade.
Análise das Interferências na Área de Itaituba
Pensar em uma infra-estrutura de rede que suporte vários usuários e com uma grande área de cobertura traz logo a idéia de limitações, principalmente orçamentárias. Entretanto, além do aspecto financeiro, deve-se levar em conta também as limitações geográficas, que podem ser determinantes dependendo da topografia da cidade.
Como mencionado anteriormente, a maioria das construções em Itaituba não são muito elevadas. Tal característica tende a ser negativa para implantação de antenas (e/ou estação base) e consequentemente para propagação do sinal uma vez que a visada direta teria dificuldades de ser conseguida. Construções importantes como órgãos públicos e universidades, que seriam clientes potenciais para a implementação de redes sem fio metropolitanas em Itaituba, também tendem a ser construções de pouca estatura, com crescimento basicamente horizontal, como é o caso da Universidade Federal do Pará (UFPA), da Secretaria Municipal de Saúde (SEMSA) e da própria Prefeitura Municipal (PMI), alem de outras empresas no município.
Considerando as características das construções em Itaituba, seria necessário que a estação base estivesse situada em um local bastante elevado para conseguir uma visada direta das construções existentes na cidade, entretanto, como já foi dito a cidade não possui montanhas ou grandes elevações para a fixação da estação base. Diante desse quadro, uma alternativa seria operar a rede com equipamentos que não necessitem de visada direta, dessa forma, todas as pequenas construções conseguiriam captar o sinal, eliminando a necessidade e a preocupação de se construir uma torre muito alta.
Pela natureza do clima de Itaituba, caracterizado pela grande incidência de chuvas, a possibilidade de interferências em uma rede sem fio metropolitana é muito grande. As ondas de rádio que operam na faixa de 10 a 60 GHz são conhecidas como ondas milimétricas e têm como principal característica o fato de serem absorvidas pela chuva [8]. Desta forma, seria preferível para Itaituba a utilização do padrão 802.16a que opera em faixas de 2 a 11GHz, minimizando os efeitos da absorção das ondas pela chuva.
Outro aspecto que deve ser analisado é o fato de que as ondas de rádio em contato com outras superfícies tendem a sofrer absorção, e no caso em estudo, a grande quantidade de árvores na cidade de Itaituba pode provocar perdas significantes. Além disso, as árvores, à medida que crescem, podem gerar situações imprevisíveis de falta de visada direta. Dessa forma, diante das características da cidade de Itaituba, que resultam em uma dificuldade de se estabelecer visada direta entre as antenas da estação base e dos usuários da rede, conclui-se que o padrão que melhor se adapta à cidade é o 802.16ª que permite a comunicação sem visada direta.
Estudo de Caso Para Itaituba-Pa
O projeto de rede sem fio metropolitana proposto para a cidade de Itaituba irá abranger os centros e postos de Saúde de Itaituba. O principal objetivo é interligar os postos com o centro de Saúde em uma rede abrangente, que possa ser confiável, veloz e segura o suficiente para compartilhar informações entre seus usuários e redundante para que alguma falha não interrompa o seu funcionamento. Tal rede estaria ligada à Rede Nacional de Saúde para obter conexão à Internet.
A Topologia da Rede
Topologia de rede é a relação lógica e física dos nós em uma rede. É um mapa de uma rede que indica os segmentos de rede, os pontos de interconexão e as comunidades de usuários.
Em geral, o objetivo de todo projeto de rede é o de apresentar uma rede segura, redundante e escalável. Tal objetivo deve ser levado em consideração na escolha da topologia da rede.
O padrão 802.16a possui como vantagem a possibilidade de comunicação assinante para assinante em um ambiente sem visada direta (NLOS). No caso Itaituba, é preferível a utilização de equipamentos NLOS devido à dificuldade de se estabelecer uma visada direta, tanto em virtude da pouca altura das construções da cidade, quanto em virtude das árvores que cercam grandes pontos da região, conforme dito anteriormente. Entretanto, é perfeitamente possível a utilização de equipamentos LOS no projeto para a cidade de Itaituba, mas neste caso teria que haver um maior cuidado com a altura das antenas e com a escolha do local para a instalação da estação base, de forma que seja observado a visada direta entre as antenas da estação base e dos Postos de Saúde(PS).
O padrão 802.16a suporta tanto a topologia ponto-multiponto como a topologia em malha (mesh). Levando em consideração a necessidade de ligações confiáveis e robustas, foi estabelecido como melhor escolha para Itaituba a topologia em malha. Uma grande vantagem desta topologia é que devido ao seu esquema de interconexão, mesmo que se verifiquem falhas em algumas conexões, é improvável que essas falhas impossibilitem a comunicação em qualquer um dos pontos da rede. Uma configuração ponto-multiponto também é uma opção possível, mas nesse caso não se teria a redundância das ligações.
É necessário analisar agora onde será instalada a estação base e se haverá a necessidade de instalação de mais de uma estação base para os clientes propostos.
Entretanto, antes de ser decidido em qual local estará situada a estação base para a cidade de Itaituba, é necessário que sejam observados os limites e distâncias permitidas pelo padrão 802.16. O padrão permite que sejam alcançadas distâncias de até 50 quilômetros, desde que nas melhores circunstâncias possíveis, com uma taxa de dados reduzida a poucos Mbit/s e em um ambiente com visada direta. Tal distância seria conseguida em um cenário típico de uma área rural, com poucos carros, edifícios, árvores, ou qualquer outro fator que reduzisse a potência do sinal de rádio como a chuva. Entretanto, em um cenário típico de uma grande cidade, tais condições não seriam possíveis, dessa forma, pensando em um cenário mais realista, a cobertura típica em um ambiente com visada direta ficaria em torno de 30 quilômetros. Em um ambiente sem visada direta, o alcance da célula 802.16a ficaria em torno de 8 a 15 Km, operando com uma largura de banda de 75 Mbps e utilizando o canal de 20 MHz. Como a cidade de Itaituba é relativamente compacta, ela é favorável a esse tipo de solução.
Tendo em vista as distâncias aqui apresentadas, para cobrir os PS localizados em Itaituba poderíamos utilizar equipamentos sem linha de visada, visto que neste cenário as IPEs encontram-se bem próximas da estação base, e somente alguns um pouco distanntes, sendo alcançadas pelo raio típico de cobertura da estação base.
Uma única estação base pode suportar simultaneamente dezenas de empresas e centenas de residências, embora a quantidade exata dependa do equipamento que está sendo utilizado. Considerando o cenário apresentado, composto por +ou- 12 Instituições de Pesquisa e Educação, será necessária apenas uma estação base para suportar todos os usuários propostos.
Para a fixação da antena da estação base, pode ser utilizada uma estrutura já existente como a torre da radio Itaituba ou da Telemar, com o devido aluguel de utilização da estrutura. Entretanto, uma alternativa poderia ser a construção de uma torre própria em Itaituba para a instalação da antena da estação base, sendo que tal alternativa elevaria substancialmente o custo da solução.
Os Custos da Implantação
Algo importante nas redes sem fio é que não há que se falar em custo por Km, visto que esse tipo de rede não se utiliza uma infra-estrutura física para a transmissão. Os custos, neste caso, estão basicamente relacionados com os equipamentos da estação base e dos usuários.
De uma forma geral, os custos de implantação de uma rede padrão 802.16 se referem à aquisição do equipamento da estação base e do assinante, à infra-estrutura de instalação da antena da estação base.
Com relação à estação base, há que se falar em dois custos, o custo com o equipamento, e o custo com a instalação. Estima-se que os custos com a aquisição da estação base estariam em torno de US$ 20k para atender a 60 linhas T1 para clientes corporativos e a centenas de residências. Já os custos com infra-estrutura de instalação da estação base irão depender de muitos fatores, sendo o principal deles a necessidade de construção de uma torre própria para a estação base, que sairia em torno de R$.... Outra possibilidade seria o aluguel de espaço em torres já disponíveis, como de emissoras de rádios ou TVs, por exemplo.
Resumindo todas essas variantes, os custos de ligação de backhaul de uma rede sem fio metropolitana para atender as PS localizadas em Itaituba seriam:
O custo para aquisição da estação base seria dividido pelas participantes, resultando em um custo individual para cada PS. Além disso, cada PS arcaria com o custo de seu equipamento de CPE,
É importante salientar que a inclusão no projeto de outras PSs ou outras instituições, desde que observado o limite de usuários suportados pela estação base, reduziria os custos para as demais Usuarios uma vez que os custos fixos de aquisição e instalação da estação base e de ligação de backhaul seriam divididos por todos.
O estudo de viabilidade para a região de Itaituba demonstrou a robustez do padrão. Mesmo com um cenário bastante adverso, o padrão apresentou grande número de opções, de forma a se adaptar ao melhor cenário, explicando dessa forma o alarde que está sendo feito em torno do padrão.
Além disso, este padrão elimina antigas restrições físicas, permitindo a interligação de equipamentos tanto em áreas urbanas como em áreas rurais, ou mesmo ribeirinhas, uma vez que não necessita de infra-estrutura de ligação, o que o faz aumentar o escopo de usuários. Isto é possibilitado também pela flexibilidade do padrão, que aceita freqüências e topologias diferenciadas permitindo a adaptação aos diversos tipos de cenários.
cassio, temos que dar andanmento no tcc
ResponderExcluircassio socorro
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