Worldwide Interoperability for Microwave Access - Wimax

A. Bahls

Worldwide Interoperability for Microwave Access - Wimax

Abstract —  The new era of communication, Currently employed in some parts of the world, is Worldwide Interoperability for Microwave Access (WIMAX). It is the latest technology which is approved by IEEE 802.16 group, which is a standard for point-to-multipoint wireless networking. Wimax vision is to deliver “last mile” broadband connectivity to home or business locations, also its data rates are comparable with Cable and Digital Subscriber line (DSL) rates. It has the capability which connects to the ISP (Internet Service Provider) even when you are roaming outside home or office. The Wimax technology is becoming the way to avert the impending crisis of rural connectivity i.e. it will be accessible till the last mile. This paper explains about the purpose of Wimax, the study of Wimax systems, its implications and applications and its wireless capabilities.

Keywords — Wimax, Ofdm, Ofdma, Qps, Bps

I. INTRODUÇÃO

W

IMAX é uma tecnologia de rede sem fio que segue os padrões homologados e destina-se ao mercado de conexões sem-fio de alta velocidade, permitindo assim que seja empregada como alternativa às tecnologias de acesso à banda larga cabeadas. O WiMAX permite a comunicação ponto-a-ponto, que liga duas estações fixas, ponto-multiponto que liga uma estação base a mais de uma estação cliente, comunicação para dispositivos portáteis e, eventualmente, comunicação móvel, sem a necessidade de visada direta com a estação base.

Cada vez mais, as pessoas necessitam estar conectadas à Internet, de forma que um serviço de conexão sem fio que proporcione grande velocidade e alta disponibilidade cresça de importância neste cenário.

No Brasil, as conexões que utilizam a tecnologia WiMax estão sendo empregadas para conectar pequenas e médias empresas, que necessitem de conexão de alta velocidade em uma área geográfica onde não haja disponibilidade de outras tecnologias cabeadas. Outra forma de emprego bastante explorada, é a interligação entre escritórios distantes entre si, onde o alto custo de implantação em zona urbana inviabilize a interligação por fibra óptica.

II. PADRÃO DE COMUNICAÇÃO

Uma rede WiMax é composta de Base Stations (BS – Estações Base) e Subscribe Stations (SS – Estações Cliente). As estações BS estão ligadas diretamente à Internet e fazem o encaminhamento das requisições vindas das estações SS. Uma estação SS pode servir a um único cliente ou encaminhar às BS, todo o tráfego de uma pequena rede, que pode ser um prédio ou condomínio. Isso é possível devido à alta capacidade de tráfego de dados inerente ao padrão WiMax.

Figura 1 – Topologia e arquitetura de uma rede WIMAX. [1]

A tabela 1 traz um resumo comparativo com as principais características dos padrões mais importantes da família IEEE 802.16.

802.16 802.16a/d 802.16e 802.16m

Homologado Dezembro de 2001 Janeiro de 2003 /

Junho de 2004 Dezembro de 2005 Abril de 2010

Frequência 10 – 66 GHz 2 – 11 GHz 2 – 6 GHz Abaixo de 6 GHz

Tipo de serviço LOS LOS e NLOS NLOS LOS e NLOS

Taxa de

Transmissão Até 134 Mbps Até 75 Mbps Até 15 Mbps Até 1 Gbps Fixo e 100 Mbps Móvel

Tipos de Modulação QPSK, 16 QAM e 64

QAM OFDM 256 subportadoras, OFDMA 64, QAM, 16 QAM, QPSK, BPSK OFDM 256 subportadoras, OFDMA 64, QAM, 16 QAM, QPSK, BPSK MIMO e SOFDMA

Mobilidade Fixa Fixa e mobilidade

Restrita Móvel Fixo e móvel

Alcance 2 – 5 Km 5 – 10 Km (ou até 50Km) 2 – 5 Km Fixa até 50 Km

Móvel 2 – 5 Km

Tabela 1: Tabela comparativa da família de padrões IEEE 802.16 [WiMAX]

III. TIPOS DE MODULAÇÃO

Existem várias formas de modular um sinal digital para transmiti-lo através de ondas de rádio, a onda portadora pode ser alterada em amplitude, frequência e/ou de fase, a fim de transmitir informações. A seguir, serão abordados as principais técnicas de modulação utilizadas na tecnologia WiMax.

A. MODULAÇÃO EM FASE

1. Binary Phase Shift Keying (BPSK – Deslocamento Binário por Fase)

O PSK (Phase Shift Keying) que significa modulação por deslocamento de fase, é um esquema de modulação em que a informação do sinal digital é inserida na onda portadora de modo a representar os bits 0 ou 1. Os dispositivos BPSK modulam os sinais de entrada por 0° e 180° de deslocamento de fase, sendo que quando os bits subsequentes são iguais, a onda portadora continua a ser transmitida sem sofrer alteração de fase.

Esta variação de fase em função do bit transmitido pode ser visualizada na figura a seguir:

Figura 2: Variação de fase em função da transição de bit. [2]

2. Quadrature Phase Shift Keying (QPSK – Deslocamento de Fase por Quadratura)

A modulação QPSK, também é uma técnica de modulação derivada do PSK, onde os sinais de entrada são modulados em 0°, 90°, 180° e 270° de deslocamento de fase, sendo que a diferença neste caso é que o sinal ao ser modulado recebe parâmetros de fase e quadratura possibilitando a transferência de mais bits por símbolo gerado. A figura abaixo ilustra os quatro possíveis símbolos gerados pela modulação QPSK usando dois bits por símbolo.

Figura 3: Representação gráfica da modulação QPSK [3]

B. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE

1. Quadrature Amplitude Modulation (QAM – Modulação em amplitude por quadratura)

A modulação QAM combina a técnica PSK, onde o sinal da portadora varia em fase, com a técnica ASK, onde o sinal da portadora varia em amplitude,