A possibilidade de se utilizar diversas aplicações multimídia, que requerem
altas taxas de transmissão, e o grande volume de dados proporcionado pela
Internet em banda larga (broadband) fizeram dela uma opção muito atraente, o
que pode ser verificado pelo crescimento de aproximadamente 20.000% nas
últimas duas décadas (figura 1). O conceito de banda larga sem fio (wireless
broadband) consiste em unir estas vantagens da Internet em banda larga aos
benefícios únicos do acesso sem fio (wireless), como portabilidade. Dentro
deste âmbito, há dois tipos de serviços: os serviços fixos, que são
semelhantes aos serviços de banda larga tradicional, mas utilizam o ambiente
(sem fio) como meio de transmissão, e os serviços móveis, que proporcionam
também portabilidade (capacidade de movimentar-se), nomadicidade
(capacidade de se conectar em locais diferentes) e mobilidade (capacidade
de, em movimento, manter as conexões já efetuadas).
Imagem 1: Quantidade de usuários de telefonia móvel, Internet e acesso em
banda larga entre 1990 e 2006.
O termo WiMAX – sigla de Worldwide Interoperability for Microwave Access – é
utilizado para ser referir à tecnologia de telecomunicações baseada nos
padrões IEEE 802.16 de transmissão broadband wireless. Normalmente
distingue-se os serviços fixos dos serviços móveis, o que deu origem aos
termos WiMAX fixo e WiMAX móvel. Estas tecnologias têm que superar
diversos desafios inerentes à transmissão de dados sem fio. O primeiro deles
é o próprio meio de transmissão, que se torna nesta situação um obstáculo,
devido a fatores como obstruções espaciais, movimento relativo entre pontos
comunicantes, ruído e interferência de outros sinais. Isto é agravado ainda
mais quando tratamos de transmissões NLOS (non-line-of-sight). Diversos
efeitos negativos podem ser observados como conseqüência, como por exemplo:
- Decaimento da intensidade do sinal: isto depende de muitos fatores,
entre elas obstruções, terreno e a freqüência da onda portadora;
- Bloqueio do sinal causado por grandes obstruções: este intenso
decaimento de intensidade, conhecido como sombreamento, é ainda
mais severo do que o decaimento usual da transmissão;
- Largas variações no envelope do sinal recebido: o sinal propagado é
refletido e refratado diversas vezes até chegar no receptor. Isto faz com
que ele chegue segundo rotas muito diversas, o que causa variações
muito intensas da amplitude do sinal;
- Interferência inter-símbolos: em um ambiente multi-rotas, o atraso de
transmissão dos símbolos pode fazer com que eles cheguem no receptor
durante o período do símbolo seguinte, causando interferência. Quando
tratamos de transmissões em altas taxas, isto se torna ainda mais
complicado, visto que o tempo de existência de cada símbolo é menor;
- Dispersão de freqüência: quando o receptor e o emissor estão em
movimento relativo, a freqüência da onda portadora sofre dispersão
segundo o efeito Doppler.
Outro desafio vem da escassez de recursos relativos ao espectro de rádio
disponível. Permitir a comunicação de um número crescente de usuário
através de um espectro limitado força a busca por soluções que utilizem este
sinal de maneira mais eficiente, ainda mais se considerarmos que certas
freqüências foram reservadas para uso comercial. Um conceito fundamental
para se conseguir tal eficiência é a arquitetura celular, que consiste na
cobertura de uma área através do emprego de diversas antenas com
potência inferior, cada uma cobrindo uma área menor (chamada de célula),
em vez do uso de apenas uma antena de alta potência. Estas células são
subdivididas em setores, e estas células e setores são agrupados em
clusters de forma que, dentro destes clusters, a alocação de freqüências para
transmissão possa ser feita de forma inteligente, em um procedimento
chamado de reutilização de freqüências. Além disso, também podem ser
utilizadas técnicas como codificação e modulação adaptativa (variantes
segundo a razão entre sinal e interferência/ruído) e multiplexação espacial
(transmissão de fluxos independentes feitas em paralelo por antenas
diferentes), além de técnicas multiacesso eficientes.
Também são desafios nas transmissões sem fio a garantia de qualidade de
serviço (quality of service – QoS), devido à alta instabilidade do meio, e a
garantia de segurança, visto que trata-se de um meio aberto, mais propenso a
invasões. Aos serviços móveis associamos a provisão de mobilidade e
portabilidade, inexistentes nas comunicações com fios. Deve-se garantir
também a compatibilidade com o protocolo IP, que é, com ampla vantagem, o
protocolo de rede mais utilizado atualmente.
Nos próximos tópicos veremos brevemente o surgimento do WiMAX e as
soluções que ele provê para estes diversos desafios.
1. Visão geral do WiMAX
