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Cap.2 - Conceitos de sistemas WLL e LMDS

    II.I – Sistemas WLL

  II.I-Introdução:

  WLL é um sistema utilizado para conectar usuários ao sistema público de telefonia (PSTN), utilizando sistema de rádio acesso, substituindo assim a parte final do sistema fixo (última milha) de par trançado por rádio. Esse sistema é de vital importância para operadoras que almejam disputar o mercado de telefonia fixa concorrendo com empresas já situadas e implantadas no mercado há algum tempo.

A demanda por sistemas cada vez mais rápidos faz o uso do cabo limitado, pois não tem capacidade física de oferecer tais taxas requeridas. Além do sistema sem fio ser a única solução economicamente viável para esse tipo de concorrência, este também apresenta algumas vantagens sobre o sistema fixo tradicional, sendo essas descritas ao longo do texto  

I.I.1.1- Sistema WLL

  Diferentes tecnologias poderão ser implementadas no sistema WLL, dependendo do local e condições da implantação deste, tem-se um tipo de protocolo mais indicado, isso faz do sistema mais adaptável ao meio do que o sistema fixo convencional. Abaixo descreve-se as principais tecnologias que deverão ser implementadas:

  A-     Celular Analógico: Embora esse sistema tenha baixa capacidade (se comparado aos sistemas digitais) ele deve ser o primeiro a ser implementado, sendo adequado a regiões de média e baixa densidade de tráfego.

B-      Celular Digital: Leva a vantagem por ter mais capacidade e pode oferecer serviços que redes convencionais avançadas realizam, provavelmente o protocolo mais utilizado será o CDMA, por oferecer grande capacidade e relativo baixo custo e qualidade de voz.

C-      PCS: Apresenta vantagens para o usuário como alguns serviços extras mais basicamente usará o protocolo CDMA

D-      DECT: Não recomendado para as áreas rurais (pois usa micro células) porém apresenta vantagens no tráfego carregado, qualidade de voz e taxa de transmissão de dados elevada.

Em geral tem-se um conjunto de requisitos que guiam o dimensionador do sistema para a escolha do sistema adequado para o WLL. Denota-se que nem uma tecnologia é superior sobre as outras em todos os quesitos, tornando então a análise um pouco subjetiva. Abaixo tem-se os requisitos de escolha: 

-  Densidade Populacional

- Custo da conexão

- Penetração do serviço

- Situação econômica da localidade

- Condições de Tráfego

- Tipo de serviço requerido 

II.I.3- WLL x Sistema Fixo- Aspectos Econômicos 

WLL apresenta inúmeras vantagens econômicas sobre o sistema convencional especialmente quando este é implantado em locais de terreno adverso, tem-se abaixo algumas comparações entre os dois sistemas: 

-          WLL tem tempo de implantação bem inferior com relação ao sistema com fio dando vantagens em termo de disputa por mercado

-          Custo do sistema de implementação do sistema WLL não varia com a distância, ao contrário do sistema com fio

-          Devido ao grande avanço na área de sistemas de telefonia sem fio, os custos dos equipamentos vem baixando significativamente, estando inferior ao custo do sistema fixo. 

Com relação ao mercado este sistema apresenta um potencial gigantesco chegando a centenas de milhares de potenciais usuários a espera do oferecimento de um serviço adequado. É vital que este tenha qualidade igual ou superior, e ofereça serviços análogos ao serviço fixo na região a ser implementada o serviço. 

II.I.4- Tecnologias de WLL

  Como foi comentado o sistema WLL é o mais indicado para a integração do usuário ao sistema fixo, substituindo a parte final (última milha) de fio por sistema de integração sem fio. Descreve-se abaixo os aspectos gerais sobre tecnologia WLL. 

A-      Terminais  

Os terminais são conectados com a central (base) através de sistemas rádio. Os terminais do usuário poderão ter vários design, que poderão suportar vários telefones ligados, baterias para falta de luz, etc... Esses terminais poderão ser instalados dentro ou fora das residências contudo a diferença no design e tipo de serviço prestado influem drasticamente no tipo de tecnologia de acesso implantado. 

B-      Estação WLL  

Cada estação é ligada a rede pública (PSTN) onde a estação tem a disponibilidade de cobertura de uma certa área pre-determinada basicamente pela potência transmitida, meio de propagação e freqüência usada. Os sistemas WLL que não possuírem mobilidade poderão ter custos reduzidos devido a otimização a alocação dos seus sites e seus design.

O plano de freqüência é calculado para se atender um determinado tráfego (esse cálculo foi introduzido no capítulo anterior e será visto mais profundamente no próximo), onde tem que se levar em conta o aumento do tráfego por futuros usuários do sistema. Em geral neste momento manifesta-se as diferenças entre as tecnologias de acesso empregadas, pois umas utilizam o espectro alocado de forma mais eficiente. 

  II.II – Sistemas LMDS

  II.II.1-Introdução

  O LMDS é um sistema de banda larga do tipo ponto multiponto operando na faixa SHF acima de 20 GHz, permitindo assim uma comunicação bidirecional de alta capacidade. Este sistema faz-se necessário quando se requer uma capacidade de tráfego muito intensa, sendo investimento para esse tráfego utilizando-se esse tipo de tecnologia bem inferior a um sistema óptico (com fio), analogamente ao sistema WLL o LMDS permite uma conexão com o usuário final mais otimizada. 

Sistema LDMS x Sistema com fio – Aspectos econômicos 

O sistema LMDS assim como o WLL apresenta inúmeras vantagens  econômicas sobre o sistema convencional, abaixo lista-se algumas vantagens desse sistema: 

- Baixo custo de implementação.

- Rapidez na implementação

- Sistema facilmente expansível

- Custo maior nos equipamentos dos usuários, com isso só existe realmente um aumento no custo efetivo com a entrada de novos usuários no sistema

- Custo de manutenção baixo  

II.II.2- Arquitetura LMDS 

A arquitetura do sistema basicamente consiste em quatro partes: Centro de operações, estação de base, sistema de fibras e estação do usuário. Abaixo tem-se uma breve descrição de cada uma:  

A - Centro de Operações: Contém o gerenciador de rede

B - Estação de Base: Nela ocorrem a conversão e acoplamento do sistema sem fio para o sistema de fibras. O sistema de chaveamento pode ser local, otimizando assim a comunicação entre assinantes de mesma base, não sendo necessária a interconexão com sistema de fibra. As tecnologias de acesso mais utilizada são FDMA e TDMA, será comentado adiante qual as situações melhores para se implementar uma ou outra.

C - Sistema de Fibra: É o utilizado para fazer a interconexão com sistema wireless

D - Estação do Usuário: Em geral um grupo de usuários irá compartilhar de uma mesma estação devido a grande oferecida pelo serviço.  

Será discutido agora a arquitetura de implementação dos links LMDS com relação a sua capacidade levando-se em consideração as tecnologias de acesso e tipos de modulação.

Em geral a arquitetura utilizada muda com os diferentes tipos de estratégia, mas em geral um sistema interno conecta a antena ao sistema de rede onde a propagação pode ser feita por antenas setorizadas.

O tipo de modulação utilizado varia-se com a demanda de taxa de transmissão e banda, pois cada tipo de modulação tem uma eficiência, contudo deve ser lembrado que as modulações que possuem uma maior eficiência de taxa x banda, possuem uma maior sensibilidade acarretando em uma diminuição[1] no raio máximo da célula. Abaixo tem-se uma tabela com diversas modulações utilizadas e suas respectivas eficiências:    

  Como foi comentado basicamente o sistema LMDS será implementado utilizando duas tecnologias de acesso, que são respectivamente FDMA e TDMA o fator determinante na análise de qual será implementada é essencialmente o tipo de serviço demandado, pois FDMA demanda uma banda fixa contudo garante altas taxas de transmissão já o TDMA permite um maior número de usuários compartilhando o sistema contudo com taxas de transmissão inferiores.

Pode-se medir então a capacidade do sistema: 

FMDA- Nesse sistema é medida pela taxa de transmissão, que por sua vez depende da modulação utilizada e do número de clientes por setor, primeiramente então deve-se analisar a capacidade de cada setor (que é o elemento do sistema) depois somar para todos os setores tendo-se finalmente a capacidade da célula. Abaixo tem-se um exemplo ilustrativo:

Banda = 1000 MHz com 2 setores  
Modulação: 4-QAM  
Cada canal = 5 MHz  
Recepção e transmissão com mesma banda  

Solução: Banda por setor = 1000/2 = 500 MHz  
                Up e Down link simétricos cada uma com 500/2 =250 MHz  
                    Número de canais = 250 /5 = 50 canais  
                Utilizando-se 4-QAM tem-se eficiência de: 1,5  
                    Cada canal transmite então: 7,5 Mbps

  O dimensionamento para os  sistemas LMDS que utilizam a tecnologia de acesso TDMA, é idêntica ao FDMA multiplicada por um fator que é aproximadamente 0,8 (quando este esteja utilizando além da divisão em frequencia, a divisão por slots de tempo) esse fator é devido ao fato de ser necessário a utilização de parte do próprio canal do usuário para sinalização.  

II.III – Conclusão  

Neste capítulo foram vistos tanto os aspectos sistêmicos quantos os econômicos dos sistemas que serão descritos com maiores detalhes neste trabalho. Devido as suas características únicas estes sistemas serão amplamente utilizados como solução das operadoras concorrentes para tecnologias de acesso dos usuários na rede de telecomunicações