REDES SEM FIO
WiMAX
Hernandes
Kleryston Roberto Santos Sobrinho
Wanderson
Welson Pereira Santos
RESUMO:
Projeções de especialistas apontam para uma crescente demanda por banda larga em todo o Brasil. Além disso, uma das grandes lutas travadas nos países em desenvolvimento diz respeito ao processo de inclusão digital. Esses fatores exigem a adoção de ferramentas complementares de acesso à rede mundial de computadores. É dentro desse contexto que surge o WiMAX, como um novo conceito de rede sem fio capaz de levar a Internet a cidades inteiras. Portanto, este artigo tem a finalidade de expor essa emergente tecnologia através da apresentação de suas principais características e formas de implementação no Brasil e no mundo.
PALAVRAS-CHAVE: demanda; banda larga; inclusão digital; WiMAX; Internet; tecnologia.
ABSTRACT:
Projections of specialists point to a growing demand for broadband in Brazil. Moreover, some of major struggles in developing countries concern the process of digital inclusion. These factors require the adoption of complementary tools to access the world wide web. In this context, it arisesWiMAX as a new concept in wireless network capable of bringing the Internet to entire cities. Therefore, this article aims to expose this emerging technology by presenting their main characteristics and ways of implementation in Brazil and world.
KEYWORDS: demand; broadband; digital inclusion; WiMAX; Internet; technology.
1. INTRODUÇÃO:
Em sua obra Redes de Computadores, Andrew Tanenbaum, faz uma breve introdução do histórico do padrão de redes 802.16. Com base também em seu trabalho, esse será o objeto de estudo neste tópico de abordagem.
Ao longo dos últimos anos, observou-se a privatização do setor de telecomunicações em muitos países, inclusive no Brasil. Com isso, cresceu o natural interesse das empresas do ramo em oferecer os serviços de voz e internet de alta velocidade. Entretanto, há de se considerar que, em determinadas regiões, o lançamento de fios e o estabelecimento de toda uma infraestrutura de cabos para todas as residências é extremamente dispendioso e economicamente inviável.
A solução, portanto, estaria nas redes sem fio. Com a implantação de uma única antena, seria possível o atendimento de diversos clientes a um custo bastante vantajoso. O problema é que cada empresa estabeleceu seu próprio sistema de comunicação. Isso impedia, obviamente, a produção de equipamentos e programas em larga escala, tornando-os muito onerosos.
As empresas foram percebendo, então, a necessidade de se elaborar um padrão de redes sem fio que regulamentasse e unificasse toda essa sistemática. Foi assim que, em 1999, o Instituto de Engenheiros Eletrônicos e Eletricistas ou IEEE montou um comitê formado por pessoas do meio acadêmico e importantes empresas da área para, em abril de 2002, lançar o projeto final. O próximo número disponível no espaço do 802 era o 802.16.
Poucas pessoas sabem, porém esse padrão é oficialmente chamado de "Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems" (Interface Aérea para Sistemas Fixos de Acesso Sem Fio de Banda Larga). Entretanto, recebe outros nomes como MAN - Metropolitan Area Network - Sem Fioou Loop Local Sem Fio.
É interessante notar que, como outros padrões 802, o 802.16 também recebeu uma forte influência do modelo de referência OSI em sua estruturação de camadas, terminologias e, até mesmo, em sua complexidade.
Este artigo irá abordar os principais aspectos e aplicações dessa modalidade de rede sem fio, apresentando também alguns exemplos de implementação no Brasil e no mundo. Acredita-se que o sucesso do WiMAX será a chave para a descoberta dos novos rumos da Tecnologia da Informação.
2. WiMAX:
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access ou Interoperabilidade Mundial para Acesso de Micro-ondas) é uma tecnologia wireless, dotada de células como na telefonia móvel e desenvolvida para oferecer voz, vídeo e Internet banda larga de altíssima velocidade a longas distâncias e com uma relação de custo-benefício extremamente vantajosa.
De acordo com informações obtidas no site Teleco - Inteligência em Telecomunicações, o nome WiMAX só é atribuído aos produtos desenvolvidos segundo a família de padrões IEEE 802.16 e que passam por testes de conformidade, nos moldes definidos pela certificação do WiMAX Forum. O objetivo é ter produtos que dispõem de compatibilidade e interoperabilidade, viabilizando a produção em massa com baixos custos.
Como uma das principais aplicações do WiMAX é a oferta de banda larga para a Internet, faz-se necessário conhecer as duas modalidades dessa rede sem fio:
- WiMAX Fixo: também chamado de IEEE 802.16-2004, possui estações terminais nômades, no entanto, com mobilidade restrita. O local onde está colocada a estação terminal pode variar dentro da célula, porém ela permanece parada quando em operação.
- WiMAX Móvel: igualmente denominado IEEE 802.16e, esse tipo de rede é formado por um conjunto de células e os terminais são móveis como na telefonia celular. Com isso, é possível trocar de célula durante a conexão (handover), sendo o processo transparente ao usuário.
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Ilustração 1: Fonte: <http://www.teleco.com.br/wimax_tecnologia.asp>.
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3. WiMAX NO BRASIL:
Projeções de especialistas apontam para uma crescente demanda de banda larga no Brasil. Pensando nisso, a Intel vem testando o WiMAX desde 2004 em várias cidades do país, como uma solução tanto para a internet móvel, quanto fixa. O surgimento desta tecnologia criou uma nova expectativa para a essa questão no país. Com um alcance maior e velocidades altas, as pessoas terão acesso à rede mundial de computadores com qualidade e preços mais baixos.
Na última década houve um tremendo crescimento no acesso à Internet no mundo em desenvolvimento, onde muitas cidades têm agora acesso wireless ou ADSL e conexões de fibra ótica, o que significa uma melhoria substancial. Ainda assim, fora das áreas urbanas, o acesso à Internet ainda é um desafio formidável. (Flickenger, Rob, 2008.)
Inclusão digital é a iniciativa de oferecer acesso ao uso consciente da tecnologia da informação e comunicação, além da disponibilidade de equipamentos de informática, tendo como focos principais a educação e o desenvolvimento social. Um dos benefícios do WiMAX é a possibilidade de contornar os problemas de infraestrutura e oferecer o acesso à internet para toda a população, tanto em residências, telecentros e centros comunitários, quanto em zonas rurais.
Este sistema já vem sendo testado em várias cidades do Brasil e, em alguns casos, tem sido um sucesso absoluto, como em Parintins e Ouro Preto. Estas duas cidades tiveram uma atenção especial em seus projetos.
Em 2005, a Intel criou o projeto em Ouro Preto como um desafio para o WiMAX, devido à formação do relevo na região. Espalhou antenas menores em pontos de maior dificuldade e, segundo a Intel, os resultados foram absolutamente positivos.
Em Parintins, no Amazonas, onde a infraestrutura, as telecomunicações e o acesso são precários, toda a região ficou conectada. O projeto incluiu hospitais, escolas, postos de saúde e postos policiais. A conexão trouxe auxílio educacional às escolas, onde até foram criados diversos cursos à distancia.
Doze grandes centros já estão testando o WiMAX: Brasília, Curitiba, Fortaleza, Goiânia, Porto Alegre, Recife, Rio de Janeiro, Salvador, São Luís, São Paulo, Belém e Belo Horizonte. Além dessas, quase cinquenta outras cidades já experimentaram a nova tecnologia.
Sua diversidade também põe em xeque a tecnologia 3G atual, que é um serviço de custo muito elevado e de péssima qualidade. Nesse ritmo, até a banda larga fixa teria de melhorar a qualidade de seus serviços para continuar no mercado.
Mesmo com tantos benefícios, o WiMAX está atrasado no Brasil, uma vez que ficou “emperrado” com a burocracia existente no país. A Anatel (Agencia Nacional de Telecomunicações) ainda não regulamentou totalmente a permissão para uso dessa modalidade wireless. As operadoras de telefonia - tanto móvel, quanto fixa - estão na briga para ver quem terá o direito de explorar esse expressivo nicho das comunicações. Até agora, apenas uma faixa de frequência é disponibilizada. Contudo, para uma qualidade melhor, é necessário dispor de faixas mais altas.
Assim, para que esta tecnologia seja efetivada e expandida, é necessário que a Anatel e o Governo Federal regularizem todas as pendências, possibilitando inúmeros benefícios e desenvolvimento a todo o território nacional.
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Ilustração 2: Fonte: <http://www.yugatech.com/blog/telecoms/why-is-4gwimax-in-the-philippines-slow/>.
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4. WiMAX NO MUNDO:
Diversas cidades do mundo já utilizam o WiMAX com sucesso. Nelas, uma pessoa pode se conectar a partir qualquer lugar, pagando um preço bem acessível. A rede substitui oshotspots: ambientes que possuem conexão Wi-Fi, como cyber cafés, shoppings, etc.
Em Moscou, além do WiMAX fixo, foi implementado a versão móvel, 802.16e. Nesse modelo, são distribuídas diversas antenas pela cidade e, mesmo que a pessoa esteja em movimento, não há perda de conexão. Lá, os notebooks já saem de fábrica com o chip para conexão. E o melhor: com a entrada dessa nova tecnologia no mercado, as operadoras tiveram de reduzir as tarifas e isso acabou contribuindo com a inclusão digital.
Segundo o E-Thesis, no Japão, a tecnologia WiMAX foi escolhida por sua ampla base de cobertura e alta capacidade de transmissão, solucionando o problema de regiões mais baixas que necessitavam de banda larga sem fio.
O Japão vem testando essa tecnologia há aproximadamente 8 anos, encontrando-se em estágio avançado de maturação, comparável com os Estados Unidos. Para os japoneses, essa nova modalidade de rede sem fio é uma realidade. Investimentos contínuos no aprimoramento da tecnologia e na área de cobertura garantem o seu sucesso. Apesar de inicialmente o WiMAX ter sido escolhido por se adequar melhor à geografia local, sua viabilidade financeira mostrou-se, mais do que um investimento seguro, uma estratégia de mercado.
Os Estados Unidos também realizam muitos investimentos na área. Em dezembro de 2006, o país possuía mais de 100 redes em municípios, adotando o padrão IEEE 802.16e e utilizando as frequências de 2,5 a 2,7 GHz. Também em 2006, a empresa Nextel anunciou um projeto para implementação de uma rede WiMAX de abrangência nacional.
Já em 2008, a Sprint e a Clearwire anunciaram a formação de um consórcio que resultaria em uma nova empresa, reunindo as operações de WiMAX das duas companhias. A nova empresa, que mantivera o nome Clearwire, conta com investimentos de US$ 3,2 bilhões da Intel, Google, Comcast, Time Warner Cable e Bright House Networks. A Intel ainda pretende trabalhar junto aos fabricantes de notebooks para que estes disponibilizem chips WiMAX.
Este acordo é um passo importante para o sucesso do WiMAX no país, já que as duas empresas lideram sua implementação e possuem boa parte das licenças de frequências. O sucesso deste projeto pode incentivar outros países a investirem na tecnologia. Analogamente, mercados emergentes analisam a situação em países desenvolvidos, estudando a real viabilidade de investimentos.
As empresas Intel, Motorola e Samsung, entre outras, têm investido pesado na produção de chips e equipamentos compatíveis com o WiMAX. Isso demonstra que as grandes empresas sabem o poder e as facilidades que essa tecnologia pode oferecer comercialmente.
5. REGULAMENTAÇÃO DO WIMAX NO BRASIL:
A Anatel, com base no art. 22 da Lei no 9.472, de 16 de julho de 1997, e art. 35 do Regulamento da Agência Nacional de Telecomunicações, aprovado pelo Decreto no 2.338, de 7 de outubro de 1997, é a única responsável por controlar, fiscalizar e multar possíveis abusos das empresas relacionadas a assuntos de sua competência, ou seja, telecomunicação, cabendo a si a responsabilidade por administrar o espectro de radiofrequências e expedir as respectivas normas que regulamentam tais serviços e também os demais equipamentos utilizados na transmissão, retransmissão e recepção de ondas de radiofrequências no Brasil.
Os tipos de serviços que competem à Anatel são fiscalizar, regulamentar, padronizar e controlar os principais serviços e equipamentos para os vários segmentos, como: Televisão, Rádio, Telefonia fixa, Telefonia móvel, Internet banda larga ADSL e suas variantes. É o caso da internet sem fio, que está começando a ter um crescimento considerável no Brasil, principalmente o sistema WiMAX, menos comumente chamado de WirelessMAN. Para utilização desta radiofrequência, é necessário que a Anatel homologue o uso das faixas necessárias.
A Resolução Nº 307, de 14 de agosto de 2002, aprova e regulamenta a utilização da faixa de frequência 10,5 GHz. Na forma do Anexo à esta resolução, essa faixa será destinada a utilização do espectro para o serviços WiMAX de banda larga fixa sem fio.
Com base na resolução Nº 537, 17 de fevereiro de 2010, a Anatel republicou o regulamento sobre as condições de uso da radiofrequência de 3,5 GHz, de forma a promover um mercado mais competitivo e atraente para novas prestadoras.
A Anatel planeja leiloar a faixa de radiofrequência 2.5GHz em fevereiro de 2011. Essa faixa foi reservada para serviço de telefonia móvel e é compartilhada com a faixa de MMDS (Serviço de Distribuição Multiponto Multicanal), a qual é utilizada para internet de banda larga de uso geral e alternativamente utilizada para recepção de TV a cabo (no Brasil a maior utilizadora desta faixa é a empresa TVA).
Como o WiMAX no Brasil é uma tecnologia embrionária (não estão totalmente definidas sua frequência, sua potência, seus equipamentos e quem poderá operar as devidas faixas de frequências), a Anatel especifica no Art. 22, da Resolução Nº 537:
"Caso venha a ser necessária a substituição de algum sistema já autorizado, durante o período em que estejam operando em caráter primário, os custos dessa substituição deverão ser arcados pelo interessado".
Esse é, no mínimo, o maior risco que os investidores deste setor poderão correr ao entrar em projetos onde falta muito para definir quais os melhores padrões ou tecnologias para utilizar em WiMAX.
6. SEGURANÇA:
Atualmente uma das principais dores de cabeça de um administrador de sistemas ou de redes ainda não é totalmente a questão da indisponibilidade de serviços, mas a dificuldade em manter a infraestrutura de rede segura.
A segurança deve estar em primeiro lugar, porque, se o sistema estiver vulnerável a ataques, então pode-se dizer que toda rede está perdida, já que não é confiável a ponto de transmitir e receber dados confidenciais, como: acesso a base de dados da empresa, a InternetBanking (banco pela internet), a e-comerce (compras pela internet), dentre muitos outros recursos sujeitos à interceptação. Por isso, é necessário cautela em qualquer tipo de rede e ainda, corre-se o risco da invasão a todo momento.
O risco de ataques a redes sem fio é muito maior que o existente em uma rede cabeada, já que o ataque pode ser feito remotamente, em qualquer ponto com acesso à radiofrequência e sem a necessidade de contato com as instalações físicas. Em redes WiMAX, nas quais o raio de alcance chega a 50Km, o cuidado deve ser ainda maior, sendo imperativo o estabelecimento de uma política eficaz de segurança.
Dessa forma, uma das principais instituições mundiais no assunto, o “WiMAX Forum”, resolveu incentivar, como implemento de segurança, o certificado X.509 PKI (Public Key Infrastructure), permitindo que o usuário de uma rede publica não segura, como as redes wireless, possa utilizar a internet para transações bancárias e troca de dados seguros, através de um par de chaves criptografadas obtido e compartilhado por meio de uma autoridade confiável.
Tendo em vista que o 802.16 se estende sobre parte de uma cidade, as distâncias envolvidas podem ser de vários quilômetros, o que significa que a potência percebida na estação base pode variar extensamente de estação para estação. Essa variação afeta a relação sinal/ruído que, por sua vez, define vários esquemas de modulação. A comunicação aberta sobre uma cidade também significa que a segurança e a privacidade são essenciais e obrigatórias. (Tanenbaum, Andrew , 2003)
A chave PKI (Public Key Infrastructure) é um certificado digital que identifica o usuário ou organização autorizada a acessar a infraestrutura da rede sem fio. Duas das principais empresas responsáveis pela emissão desse certificado no mundo são a VeriSign e a Motorola. O objetivo é identificar e autenticar a identidade de computador e de servidores em uma rede WiMAX.
Os certificados com chaves criptografadas preveem a confiabilidade do tráfego ponto-a-ponto, comparando as chaves, tanto de um lado, como de outro. Se tudo estiver de acordo, a máquina cliente passa a conversar com o servidor na rede WiMAX por dados inteligíveis a ele.
É como se eles trocassem o idioma padrão para um outro que só as duas pontas entendem. Assim, mesmo que alguém intercepte a conexão, não conseguirá decriptar os dados, pois o certificado X.509 já esta na 3ª versão e encripta dados a 1024-bit utilizando o algoritmo RSA.
Com a utilização do padrão 802,16, não se pode descuidar da segurança, pelo motivo dele trabalhar na camada MAC, uma das duas subcamadas que compõem a camada de enlace do modelo OSI. Sendo assim, uma das técnicas de invasão mais utilizada em redes wireless é a clonagem do MACAddress, onde o invasor se faz passar por um dos clientes da rede e utiliza a sua principal identidade, o endereço físico da placa de rede do usuário. Entretanto, com a utilização do certificado, ele não conseguirá navegar e nem interceptar os dados da conexão por conta da criptografia na comunicação.
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Ilustração 3: Funcionamento da tecnologia WiMAX.
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7. VANTAGENS E DESVANTAGENS:
7.1. VANTAGENS:
A tecnologia WiMAX tem como um dos benefícios não ter a necessidade de quebrar estruturas físicas, “rasgar” ruas ou contornar morros para a passagem de cabos. O seu sistema apresenta torres que possibilitam atingir um raio de transmissão de 50 Km de distância para cada antena. A sua velocidade pode ser até 100 vezes maior do que a tecnologia 3G.
Dessa forma, é fácil concluir que o acesso à Internet pode alcançar, inclusive, zonas rurais, onde, geralmente, tem-se áreas com pouca infraestrutura e cercadas por relevos irregulares.
O WiMAX tem ainda a vantagem de permitir que seja reservada uma banda para utilização de dados e o seu padrão integra a funcionalidade de QoS (Quality of Service), o qual garante a qualidade de um determinado serviço para o usuário.
Sabe-se que, diminuindo-se os gastos com a infraestrutura de banda larga, diminuiria, por consequência, os custos para o usuário final. Assim, é possível que haja uma grande aceitação pública - como ocorreu com a tecnologia Wi-Fi (IEEE 802.11), “massificando” esta nova tecnologia.
Espera-se que seja possível a criação de uma rede com cobertura de conexão de internet similar à de telefones celulares, permitindo acesso à rede mundial mesmo em movimento.
Outrossim, por parte da indústria, existe amplo suporte de desenvolvimento e aprimoramento desta tecnologia.
7.2. DESVANTAGENS:
Um das desvantagens é que, para as antenas capturarem o sinal do WiMAX, seria necessário um aumento em sua potência, porém isso poderia causar interferências em outros dispositivos sem fio que, por ventura, estejam utilizando a mesma faixa de frequência.
Pode-se destacar também a necessidade de aquisição de licenças para a prestação desses serviços e de licença de uso de bandas, através de empresa registrada no país.
Outra desvantagem é a degradação na performance e o alto consumo de energia.
8. CONCLUSÃO:
Portanto, é notável que o WiMAX desponta-se como uma forte tendência de rede sem fio no Brasil e no mundo, trazendo, dentre outros, soluções para a inclusão digital e atendimento da demanda por banda larga. Apesar dos embaraços ocasionados pela burocracia e por outros desafios, verifica-se que essa tecnologia tem um grande potencial de crescimento, resultado da qualidade evidente e dos inúmeros benefícios agregados à vida moderna.
9. GLOSÁRIO:
- DSL: Digital Subscriber Line (simplesmente DSL ou ainda xDSL) é uma família de tecnologias que fornecem um meio de transmissão digital de dados, aproveitando a própria rede de telefonia que chega na maioria das residências.
- IEEE: O Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos ou IEEE (pronuncia-se I-3-E, ou, conforme a pronúncia inglesa, eye-triple-e) é uma organização profissional sem fins lucrativos, fundada nos Estados Unidos.
- TDM: Sistema de multiplexação por divisão de tempo. Em um único canal transmitem-se vários sinais digitais simultaneamente, alocando-se espaço para um byte de cada sinal por vez.
- VoIP: Voz sobre IP, também chamado VoIP, telefonia IP, telefonia Internet, telefonia em banda larga e voz sobre banda larga é o roteamento de conversação humana usando a Internet ou qualquer outra rede de computadores baseada no Protocolo de Internet.
- WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access, comumente chamado deWirelessMAN.
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
De artigos na Internet:
AGÊNCIA NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES – ANATEL. Disponível em: <http://www.anatel.gov.br> Acesso em: 26out.2010.
DEPARTAMENTO DE COMPUTACIÓN – CINVESTAV. Excelencia em Investigación y Posgrado. Disponível em: <http://www.cs.cinvestav.mx/>. Acesso em: 29out.2010.
E-THESIS. Tecnologia e Negócios. Fev.2009. Japão terá sua rede nacional de WiMAX. Disponível em: <http://www.e-thesis.inf.br/index.php?option=com_content&task=view&id=4742&Itemid=137>. Acesso em: 29out.2010.
KIOSKEA.NET. WiMAX - 802.16 - Worldwide Interoperability for Microwave Access. Disponível em: <http://pt.kioskea.net/contents/wimax/wimax-intro.php3>. Acesso em: 30out.2010.
NETTO, Carmo Gallo. Jornal da Unicamp. A nova tecnologia a serviço da democratização do ensino.Disponível em: <http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/outubro2006/ju340pag11.html>. Acesso em: 30out.2010.
TELECO – INTELIGÊNCIA EM TELECOMUNICAÇÕES. Tecnologia e padrões de Wimax. Jun.2006. Disponível em: <http://www.teleco.com.br/wimax_tecnologia.asp>. Acesso em: 30out.2010.
WIMAX FORUM. Disponível em: <http://www.wimaxforum.org/>. Acesso em: 29out.2010.
FLICKENGER, Rob. Redes sem fio no Mundo em Desenvolvimento, 2008. Disponível em: <http://wndw.net/pdf/wndw-pt/wndw-pt-ebook.pdf>. Acesso em: 29out.2010.
TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores, 2003. 4 ed. Editora: Campus. ISBN: 8535211853.
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