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P
ROGRAMA DE
P
ÓS
-G
RADUAÇÃO
S
TRICTO
-S
ENSU
KERLLA DE SOUZA LUZ OLIVEIRA
AVALIAÇÃO DA INSTABILIDADE DA MODULAÇÃO
EM DIFERENTES AMBIENTES
PUC
C
AMPINAS
2008
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMB
IENTAIS
E DE TECNOLOGIAS
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PONTIFÍCIA
UNIVERSIDADE
CATÓLICA
DE
CAMPINAS
GRÃO-CHANCELER
Dom Bruno Gamberini
MAGNÍFICO
REITOR
Prof. Pe. Wilson Denadai
VICE-REITORA
Prof
a
. Dra. Ângela de Mendonça Engelbrecht
PRÓ-REITORIA
DE
PESQUISA
E
PÓS-GRADUAÇÃO
Prof
a
. Dra. Vera Engler Cury
DIRETOR
DO
CENTRO
DE
CIÊNCIAS
EXATAS,
AMBIENTAIS
E
DE
TECNOLOGIAS
Prof. Dr. Orandi Mina Falsarella
COORDENADOR
DO
PROGRAMA
DE
PÓS-GRADUAÇÃO
STRICTO
SENSU
EM
ENGENHARIA
ELÉTRICA
CURSO
DE
MESTRADO
PROFISSIONAL
EM
GESTÃO
DE
REDES
DE
TELECOMUNICAÇÕES
ÁREA
DE
CONCENTRAÇÃO:
GESTÃO
DE
REDES
E
SERVIÇOS
Prof. Dr. Orandi Mina Falsarella
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Ficha Catalográfica
Elaborada pelo Sistema de Bibliotecas e
Informação – SBI – PUC-Campinas
t621.381536 Oliveira, Kerlla de Souza Luz
O48a Avaliação da instabilidade da modulação em diferentes ambientes / Kerlla de Souza
Luz Oliveira - Campinas: PUC-Campinas, 2008.
75p.
Orientadora: Norma Reggiani
Dissertação (mestrado) – Pontifícia Universidade Católica de Campinas, Centro de Ciências
Exatas, Ambientais e de Tecnologias, Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.
Inclui bibliografia.
1. Modulação digital. 2. Sistemas de comunicação sem fio.3. Sistemas de telecomunicações.
4.
Redes de computação.5.Comunicações digitais.I. Reggiani, Norma. II. Pontifícia Universidade
Católica de Campinas. Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias. Pós-
Graduação
em Engenharia Elétrica. III. Título.
22.ed.CDD – t621.381536
KERLLA DE SOUZA LUZ OLIVEIRA
AVALIAÇÃO DA INSTABILIDADE DA MODULAÇÃO
EM DIFERENTES AMBIENTES
Dissertação apresentada como exigência para
obtenção do Título de Mestre em Engenharia
Elétrica, ao Programa de Pós-Graduação na área
de concentração Gestão de Redes e Serviços,
Pontifícia Universidade Católica de Campinas.
Orientadora: Profª. Drª. Norma Reggiani
PUC
CAMPINAS
2008
Dedico este trabalho à minha família: meu esposo, minha
mãe, ao meu pai e a minha irmã, como prova de
agradecimento pelo carinho e pela força que jamais me
negaram. À Kamilla que mesmo antes de nascer já tomou
conta do meu ser.
A
GRADECIMENTOS
Este trabalho é resultado final de uma longa jornada que por vezes pareceu, incerta. Conflitos
internos me fizeram, muitas vezes, sofrer pelas escolhas tomadas, mas ao mesmo tempo me fizeram
crescer.
Para dar o crédito a quem o merece, não posso deixar de mencionar algumas pessoas que me deram
um suporte imensurável nesta tão sonhada vitória.
Em primeiro lugar, à senhora Luizinha, minha mãe que sempre serviu e serve de exemplo para me
tornar quem sou hoje. Ao senhor Pedro, meu pai, a quem daria o mundo de presente, se pudesse
pelo grande coração que tem. Ao Klecio meu esposo, que há cinco anos me apóia de alguma forma,
nunca colocando barreiras em cada loucura que proponho fazer. À Dona Lourdes que sempre
acreditou em mim, comprando comigo todos os meus sonhos. Aos inúmeros familiares e amigos que
acreditaram em mim. Aos amigos professores do ITPAC que sempre tiveram uma palavra de
encorajamento para falar.
Sem nenhum exagero, preciso agradecer muitíssimo ao professores: Norma Reggiani e Omar
Branquinho, por tudo: atenção, compreensão, paciência, companheirismo e amizade, eu devo esse
trabalho a cada um deles.
Não posso deixar de relembrar dos amigos que fiz durante as aulas do mestrado: Alessandra,
Ranieri, Lotito, Lino, Rodovalho e Eduardo, cada um contribuiu de alguma forma para o fortalecimento
do meu conhecimento.
Por fim, e mais importante, gostaria de agradecer a Deus por ser tão presente em minha vida e me
orientar a fazer a escolha certa.
Apesar de longo e incerto, esse caminho da pesquisa é o percurso no qual pretendo me manter
durante os próximos anos, e é bom saber que posso continuar contando com todos aqueles que
acabo de mencionar.
“É muito melhor arriscar coisas grandiosas,
alcançar triunfos e glórias, mesmo expondo-se a
derrota, do que formar fila com os pobres de
espírito que nem gozam muito nem sofrem muito,
porque vivem nessa penumbra cinzenta que não
conhece vitória nem derrota”.
Theodore Roosevelt - Prêmio Nobel da Paz (1906)
(1858 – 1919)
RESUMO
Oliveira, Kerlla de Souza Luz. Avaliação da Instabilidade da Modulação em Diferentes
Ambientes. Folhas de acordo com ficha catalográfica t621.381536. Dissertação (Mestrado
em Gestão de Redes de Telecomunicações) – Pós-Graduação em Engenharia Elétrica,
Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias, Pontifícia Universidade Católica
de Campinas. Campinas, 2008.
Este trabalho avalia a cobertura de uma WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), com
características de um sistema WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)
operando em 5.8GHz, de acordo com a modulação utilizada. Para tanto, empregaram-se
tanto predições de cobertura quanto medidas de campo. A modulação de uma antena
depende do valor da potência recebida e a atenuação desta potência varia de acordo com a
região por onde o sinal se propaga. Neste trabalho foi avaliada a mudança da modulação
dentro da área de cobertura, utilizando-se o modelo de Shadowing para descrever a
atenuação do sinal de acordo com o ambiente considerado. Como resultado pôde-se
observar a associação de áreas com dois tipos de modulações possíveis, devido às faixas
de sobreposição de modulação geradas pelo desvio padrão do valor médio do sinal.
Palavras-Chave
Wordwide Interoperability for Microwave Access, Shadowing, modelo de propagação.
ABSTRACT
Oliveira, Kerlla de Souza Luz. Evaluation of the Instability of the Modulation in Different
Environments. Folhas de acordo com ficha catalográfica t621.381536. Dissertação
(Mestrado em Gestão de Redes de Telecomunicações) – Pós-Graduação em Engenharia
Elétrica, Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias, Pontifícia Universidade
Católica de Campinas. Campinas, 2008.
This work evaluates the coverage of a WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), with
characteristics of a system WiMAX (Worldwide Interoperability will be Microwave Access)
operating in 5.8GHz, in accordance with the used modulation. In order to reach this goal,
predictions of field covering were used and measurements were made. The modulation of a
adaptative antenna depends on the value of the received power and the attenuation of this
power varies according to the region where the signal propagates. In this work the
distribution of the modulation in the coverage area was evaluated using the Shadowing
model to describe the attenuation of the signal in accordance with the considered
environment. As a result, it could be observed the association of areas with two types of
possible modulation due to the overlap of modulation bands generated by the standard
deviation of the signal medium value.
Key Words
Wordwide Interoperability for Microwave Access, Shadowing, propagation model.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA
1
-
E
SQUEMA DE MODULAÇÃO ADAPTATIVA DO PADRÃO
IEEE
802.16................26
FIGURA
2
–
R
EFLEXÃO E REFRAÇÃO DO FEIXE DE LUZ AO PASSAR DO AR À ÁGUA
............29
FIGURA
3
–
E
FEITOS DA REFRAÇÃO
.............................................................................30
FIGURA
4
–
E
LIPSÓIDE DE
F
RESNEL
............................................................................32
FIGURA
5
–
C
ONSTELAÇÃO DO SINAL
QPSK................................................................43
FIGURA
6
–
C
ONSTELAÇÃO DO SINAL
16QAM..............................................................44
FIGURA
7
–
Á
REAS DO ESTUDO DA PROBABILIDADE DE OCORRÊNCIA DE ERRO
. ...............45
FIGURA
8
–
C
URVAS DO
BER
PARA SISTEMAS SEM CORREÇÃO DE ERRO
........................46
FIGURA
9
–
C
URVAS DO
BER
DE SISTEMAS DE CORREÇÃO DE ERROS
............................47
FIGURA
10
–
M
ODULAÇÃO
OFDM
IMPLEMENTADA POR MEIO DE BANCO DE FILTROS
.......51
FIGURA
11
-
C
OMPORTAMENTO DO
BER
EM FUNÇÃO DO
SNR
PARA DIFERENTES TIPOS DE
MODULAÇÃO
................................................................................................................54
FIGURA
12
–
T
AXA DE ERRO PARA SISTEMAS
PSK
E
QAM............................................54
FIGURA
13
–
A
TENUAÇÃO DO SINAL PARA Β
=
3,2
E Β
=
5,0...........................................57
FIGURA
14
–
M
APA DE MODULAÇÃO COM NÍVEIS DE SENSIBILIDADE PARA Β
=
3,2.............59
FIGURA
15
–
M
APA DE MODULAÇÃO COM NÍVEL DE SENSIBILIDADE PARA Β
=
5 ................59
FIGURA
16
–
A
TENUAÇÃO DO SINAL COM NÍVEIS DE SENSIBILIDADE PARA Β
=
3,2 ............60
FIGURA
17
–
A
TENUAÇÃO DO SINAL COM NÍVEIS DE SENSIBILIDADE PARA Β
=
5 ...............61
LISTA DE QUADROS
QUADRO
1
–
E
SPECIFICAÇÕES TÉCNICAS PARA O PADRÃO
802.16................................24
QUADRO
2
-
V
ALORES DE BETA PARA DIFERENTES AMBIENTES
......................................39
QUADRO
3–
R
UÍDO TÉRMICO VARIÁVEL
(
RUÍDO DE
FM)................................................52
QUADRO
4
–
P
ARÂMETROS DA SIMULAÇÃO
..................................................................56
QUADRO
5
–
S
ENSIBILIDADE PARA CADA NÍVEL DE MODULAÇÃO
.....................................56
QUADRO
6
–
L
EGENDA COMPLEMENTAR DA
FIG.
12,
ASSOCIANDO OS NÚMEROS DE
M=1
A
M=8
ÀS MODULAÇÕES
..................................................................................................58
QUADRO
7
–
R
ESULTADOS DA SIMULAÇÃO COM DIFERENTES AMBIENTES
.......................62
QUADRO
8
-
D
ADOS EXTRAÍDOS DA ANÁLISE DAS MEDIDAS DE CAMPO
............................64
QUADRO
9
-
C
ÁLCULO DA ATENUAÇÃO COM DIFERENTES VALORES DE Β
........................66
QUADRO
10
–
V
ALORES DE QUI
-
QUADRADO
................................................................66
QUADRO
11
-
E
SPECIFICAÇÕES
R
ÁDIO
.......................................................................67
QUADRO
12
-
N
ÍVEL MÁXIMO DE MODULAÇÃO RECOMENDADO PELA
ALVARION ............67
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO
1
-
R
ELAÇÃO ENTRE O VALORES DE
SNR
E A FAIXA DE VARIAÇÃO DEVIDO AO
DESVIO PADRÃO
...........................................................................................................68
GRÁFICO
2
-
M
ODULAÇÃO MEDIDA E LIMITE INFERIOR DA FAIXA DE MODULAÇÃO ESPERADA
..................................................................................................................................69
GRÁFICO
3
-
M
ODULAÇÃO MEDIDA E LIMITE SUPERIOR DA FAIXA DE MODULAÇÃO ESPERADA
..................................................................................................................................69
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ADSL
=
Asymmetric Digital Subscriber Line
AP
=
Access Point
BER
=
Bit Error Rate
CDMA
=
Code Division Multiple Access
DQPSK =
Differencial Quadrature Phase Shift Keying
E.I.R.P.
=
Equivalent Isotropic Radiated Power
ERB
=
Estação Rádio Bases
FDMA
=
Frequency Division Multiple Access
IEEE
=
Institute of Electrical and Electronic Engineers
ITU-T
=
International Telecommunication Union – Radiocommunication
Group
LAN
=
Local Area Network
LF
=
Low Frequency
LLC
=
Logical Link Control
LOS
=
Line Of Sight
MAC
=
Media Access Control
MIB
=
Management Information Base
NLOS
=
Non Line Of Sight
OFDM
=
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
PSK
=
Phase Shift Keying
QAM
=
Quadrature Amplitude Modulation
RF
=
Radio Freqüência
S/N
=
Signal/ Noise ratio
SHF
=
Super High Frequency
SNR
=
Signal Noise Ratio
TDMA
=
Time Division Multiple Access
UHF
=
Ultra High Frequency
VHF
=
Very High Frequency
VLF
=
Very Low Frequency
WAN
=
Wide Area Network
WEP
=
Wired Equivalent Privacy
Wi-Fi
=
Wireless Fidelity
WLAN
=
Wireless Local Area Network
WMAN
=
Wireless Metropolitan Area Network
WPAN
=
Wireless Personal Area Network
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO...................................................................................................18
1.1. Contextualização do Problema ...................................................................18
1.2. Justificativa para o desenvolvimento do trabalho.....................................19
1.3. Objetivo do trabalho.....................................................................................20
1.4. Resultados esperados .................................................................................20
1.5. Delimitação da pesquisa..............................................................................21
1.6. Metodologia utilizada ...................................................................................21
1.7. Organização da dissertação........................................................................21
2. REDES METROPOLITANAS SEM FIO.............................................................22
2.1. O Padrão IEEE 802.16...................................................................................22
2.2. Características da camada física do IEEE 802.16......................................25
2.3. Quality of Service (QoS) para redes banda larga sem fio.........................26
3. PROPAGAÇÃO E PREDIÇÃO..........................................................................28
3.1. Mecanismos de Propagação........................................................................28
3.1.1. Reflexão.........................................................................................................28
3.1.2. Refração ........................................................................................................30
3.1.3. Difração .........................................................................................................31
3.1.4. Espalhamento ...............................................................................................33
3.2. Atenuação do Sinal.......................................................................................33
3.2.1. Modelo de propagação no espaço livre......................................................33
3.2.2. Modelo de Okumura .....................................................................................34
3.2.3. Modelo de Hata .............................................................................................36
3.2.4. Modelo de Shadowing ..................................................................................37
3.3. Desvanecimento ...........................................................................................39
4. MODULAÇÃO ...................................................................................................41
4.1. Modulação adaptativa ..................................................................................41
4.1.1. QPSK..............................................................................................................42
4.1.2. QAM ...............................................................................................................43
4.2. Taxa de erro nas comunicações digitais....................................................45
4.2.1. Bit error rate (BER) .......................................................................................45
4.2.2. Corretor de erros ..........................................................................................47
4.3. Técnicas de múltiplo acesso .......................................................................48
4.3.1. Frequency Division Multiple Access (FDMA) .............................................48
4.3.2. Time Division Multiple Access (TDMA).......................................................49
4.3.3. Code Division Multiple Access (CDMA)......................................................49
4.3.4. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)...............................50
4.4. Signal Noise Rate (SNR)...............................................................................52
4.5. Modulação X BER .........................................................................................53
5. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS...........................................................55
5.1. Resultados dos cálculos..............................................................................55
5.1.1. Resultados para β=3,2 e β=5 .......................................................................57
5.1.2. Regiões de superposição ............................................................................61
5.2. Medidas de campo........................................................................................62
5.2.1. Valores de SNR e modulações medidas.....................................................62
5.2.2. Modelo de Shadowing ..................................................................................64
5.2.3. Determinação da modulação .......................................................................67
6. CONCLUSÃO.................................................................................................70
6.1. Trabalhos Futuros ........................................................................................71
7. REFERÊNCIAS .................................................................................................72
8. BIBLIOGRAFIAS CONSULTADAS ..................................................................74
1. INTRODUÇÃO
1.1. Contextualização do Problema
Vivemos um momento em que se torna cada dia mais intenso o debate no mercado
sobre redes sem fio, em particular redes em grandes áreas – Wireless Metropolitan
Area Network (WMAN), cujo padrão é o IEEE 802.16
1
, também conhecido como
Wordwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX). É cada vez maior a
necessidade de transmissão sem fio, móvel ou não, em banda larga, para dados,
voz e multimídia. A implantação de um padrão nos leva a alguns questionamentos,
acerca de parâmetros como: freqüência, cobertura e, principalmente, a qualidade
final do serviço ao usuário.
Tendo em vista que a modulação adapta-se de acordo com a potência do sinal e
que o valor da potência pode variar em torno de um valor médio, conclui-se que
dessa forma, a propagação do sinal sofre variações para um mesmo ponto. Uma vez
que, esta variação de modulação pode afetar a qualidade do serviço oferecido, o
presente trabalho visa avaliar esta possível variação de modulação, para diferentes
ambientes.
Neste trabalho trataremos a tecnologia que serviu como base para os estudos de
pré-WiMAX (fixo) ao invés de IEEE 802.16. Pois, os testes realizados, os quais estão
melhores explanados no Capítulo 5, não foram medidos com uma antena puramente
WiMAX. No então momento, tínhamos à disposição uma antena cujo padrão é o
IEEE 802.11 antecessor ao IEEE 802.16 funcionando sob a técnica de modulação
1
Conhecida como WIMAX acesso banda larga capaz de conectar grandes áreas geográficas sem a
necessidade de investimento em infra-estrutura de alto custo através de antenas localizadas nas
estações rádio base.
19
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), que estará melhor descrita no
Capítulo 4.
1.2. Justificativa para o desenvolvimento do trabalho
Pode-se facilmente observar que no Brasil nos últimos anos houve um crescimento
da necessidade de acesso banda larga por uma considerável porcentagem da
população. Visto que que, há também, um grande interesse comercial pelas
tecnologias de transmissão de dados em banda larga que é resultante desse
crescimento, uma vez que é rentável o atendimento dessa demanda.
O padrão IEEE 802.16 apareceu como proposta para solucionar o problema de
acesso banda larga à última milha, oferecendo conexão outdoor aos provedores de
serviço de comunicação. Para os operadores e provedores de serviço, os sistemas
construídos sob o padrão 802.16 representam um terceiro canal, de fácil
implantação, capaz de conectar residências e corporações ao núcleo das redes de
telecomunicações em todo o mundo (LIMA, 2004).
Tendo em vista o foco de serviços propostos pelo padrão IEEE 802.16, dos quais
podemos citar:
Banda Larga sob Demanda, onde a conexão à Internet em banda larga tem se
tornado crítica para várias empresas, que tendem a se deslocar para regiões onde o
serviço esteja imediatamente disponível; demora para instalação quando há
disponibilidade; construções antigas podem representar dificuldades na passagem
do cabeamento por não terem sido projetadas para esta finalidade;
portabilidade (fixa ou móvel) para que se torne disponível conexão em alta-
velocidade sob demanda para eventos temporários.
20
Banda Larga Residencial, onde restrições gerenciais e geográficas impossibilitam
que as tecnologias a cabo e DSL
2
cheguem a muitos consumidores de banda larga
em potencial.
Áreas não assistidas, onde a tecnologia sem fio tende a ser a alternativa chave para
áreas rurais e áreas com pouca densidade populacional. Nestas áreas, o custo para
implementação de redes cabeadas não compensa o retorno sobre o investimento
(ROI).
1.3. Objetivo do trabalho
O objetivo geral desta dissertação é mensurar e avaliar a cobertura de um sistema
WMAN operando em 5.8GHz para um padrão fixo de rede sem fio, empregando
tanto predição de cobertura, quanto medidas de campo. Em particular, no caso da
modulação adaptativa, analisar a existência de faixas de instabilidade de modulação
levando em consideração o tipo de ambiente onde o sinal se propaga.
1.4. Resultados esperados
Apresentar positivamente valores e previsões que possam contribuir para
adequação da tecnologia estudada. Determinar o raio limite de cobertura para cada
nível de modulação levando em consideração as faixas de instabilidades entre os
níveis.
2
Digital Subscriber Line (No caso de residências é mais comum encontrarmos ADSL - Asynchronous
DSL) provê conectividade banda larga através das linhas telefônicas normais.
21
1.5. Delimitação da pesquisa
O foco desse trabalho é o estudo da propagação do sinal em diferentes ambientes
outdoor com condições de visibilidade variando entre Line of Sight (LOS) e No Line
Of Sight (NLOS). Nesse estudo foi utilizado o padrão pré-WiMAX (fixo) para WMAN
operando em 5.8GHz.
1.6. Metodologia utilizada
A metodologia adotada na presente pesquisa tem como foco uma rede WMAN de
acesso fixo. Através de etapas presentes no estudo de redes, além das atividades
de pesquisa e levantamento bibliográfico, onde o desenvolvimento do trabalho se
deu através de uma pesquisa levando em consideração o estado da arte, bem como
o estudo dos modelos e padrões a cerca das: tecnologias de rede sem fio,
propagação, modulação e atenuação além da comparação entre os diversos
padrões. A partir de então buscou-se elaborar um modelo conceitual, através do
estabelecimento da rede através da esquematização das antenas, computadores e
ferramentas de apoio. Foram efetuados testes, para verificação da eficiência das
antenas através do seu adequado posicionamento, identificação das possíveis
interferências, verificação da velocidade de transmissão, verificação da atenuação.
Os testes foram realizados na cidade de Campinas/SP, mais precisamente na região
de entorno da PUC-Campinas e UNICAMP, utilizando-se entre outros o laboratório
de redes sem fio da universidade. Por fim a avaliação, que considerou o
desempenho da conexão acerca de parâmetros tais como: alcance, degradação,
interferências, velocidade e relativas perdas.
1.7. Organização da dissertação
Além desta seção introdutória, este trabalho é composto por mais seis capítulos. No
capítulo 2, fundamenta-se e caracteriza-se o padrão IEEE 802.16 para WMAN. No
capítulo 3, modelos e mecanismos de propagação são discutidos. No capítulo 4,
apresentam-se os níveis de modulação. No capítulo 5, descreve-se os resultados
22
obtidos a partir do estudo e da simulação dos testes; no capítulo 6, conclui-se este
estudo apresentando sugestões para trabalhos futuros. Finalmente, nos capítulos 7
e 8 respectivamente, são apresentadas as referências e as bibliografias utilizadas
neste estudo.
2. REDES METROPOLITANAS SEM FIO
A finalidade deste capítulo é descrever brevemente as principais características
sobre redes sem fio metropolitanas (WMAN), que também são chamadas de redes
sem fio de banda larga (SILVA, 2004). Considera-se, neste contexto, a transmissão
de dados em alta velocidade ocorrida dentro de uma infra-estrutura de pontos fixos.
2.1. O Padrão IEEE 802.16
Conhecido como WIMAX
3
essa nova infra-estrutura motiva o sucesso e até mesmo a
troca por redes metropolitanas sem fio. Uma WMAN deve prover acesso banda larga
capaz de conectar grandes áreas geográficas sem a necessidade de investimento
em infra-estrutura de alto custo através de antenas localizadas nas estações rádio
base.
O WIMAX contrasta às limitações do padrão IEEE 802.11, associado às redes locais
sem fio (WLAN), que apresentam perdas consideráveis de desempenho em
ambientes NLOS ou PLOS
4
. Porém, um sistema WMAN/WIMAX viabiliza
comunicação banda larga à distâncias consideráveis sem linha de visada, fazendo
uso apenas do mecanismo de reflexão (LIMA, 2004), detalhado no capítulo 3.
3
Refere-se ao WIMAX Fórum, que tem como missão, garantir a interoperabilidade entre os
equipamentos baseados no padrão IEEE 802.16 composto predominantemente por fabricantes de
equipamentos e chipsets (FIGUEIREDO, 2004).
4
Caracterização do ambiente de propagação com visada parcial ou sem linha de visada: NLOS – No
line of sight e PLOS - Parcial Line Of Sight
23
Entre as especificações técnicas do WIMAX destacam-se (SOUZA, 2006):
•
Faixa de Freqüência: foco na faixa licenciada e não-licenciada de 2GHz a
11GHz, especificada para uso em NLOS.
•
Modulação Adaptativa: trata-se da seleção da modulação a ser utilizada na
camada física que pode ser Binary Phase-Shift Keying (BPSK), Quadrature
Phase Shift Keying (QPSK), 16-State Quadrature Amplitude Modulation (QAM-
16) ou 64-State Quadrature Amplitude Modulation (QAM-64). Maiores detalhes
serão encontrados no Capítulo 3. Esta escolha é feita através do nível da relação
sinal - ruído (SNR) percebido no receptor. A partir da negociação entre a estação
rádio-base e a estação do assinante, a modulação a ser adotada é
dinamicamente adaptada às condições do enlace de rádio.
•
Duplexação: suporta os sistemas de operação Time Division Duplexing (TDD) e
Frequency Division Duplexing (FDD), que permitem comunicação simultânea em
canais diferentes para downlink e uplink, ao contrário do TDD que utiliza o
mesmo canal, mas em sistema half-duplex.
•
Taxa de Transmissão: variante até 75 Mbps de pico para fixo, e até 30 Mbps para
o móvel, em condições ideais de propagação.
•
Área de Cobertura: em torno de 50 km, dependendo dos fatores de propagação.
Atualmente, a tecnologia WiMAX está voltada para redes metropolitanas fixas, uma
vez que se trata de uma tecnologia 3G, atualmente complementar às redes
celulares. No QUADRO 1 apresenta-se a evolução das especificações do IEEE para
o padrão 802.16 de acordo com (SOUZA, 2006) e (DIAS, 2005):
24
QUADRO 1 – Especificações técnicas para o padrão 802.16
PADRÃO CARACTERÍSTICAS
IEEE 802.16
- Aprovada em dezembro de 2001;
- Faixa de freqüência – 10 a 66 GHz;
- Operação somente em LOS;
- Corresponde à especificação original, projetado para
padronizar implementações LMDS (Local Multipoint
Distribution System).
IEEE 802.16.2
- Especificação de práticas para operação de múltiplos
sistemas BWA;
- Faixa de freqüência – 10 a 66 GHz;
IEEE 802.16 c
- Aprovada em dezembro de 2002;
- Interoperabilidade das freqüências até 66 GHz LOS
- Especificação de perfis visando interoperabilidade entre
equipamentos de vários fabricantes;
IEEE 802.16 a
- Aprovada em outubro de 2003;
- Faixa de freqüência licenciada e não-licenciada – 2 a 11
GHz;
- Operação em NLOS; Alcance de 50 km
IEEE 802.16 b
- Uso de aplicações permitindo o uso da faixa de
freqüência – 5 a 6 GHz não licenciadas;
- Trata aspectos relativos à qualidade de serviço.
IEEE 802.16 d
ou
802.16-2004
- Publicado em outubro de 2004;
- Também chamada de 802.16-2004 ou WiMAX fixo;
- Especificação de regras para interoperabilidade nas
freqüências até 66 GHz;
- Definição de uso de subcanalização;
- Suporta arranjos de antenas inteligentes;
- Atualização do padrão 802.16 que consolida as
revisões dos padrões 802.16a e 802.16c em um único
padrão, substituindo o 802.16a como o padrão base.
Entre as alterações pode-se destacar a provisão de
suporte para antenas mimo (multiple-input multiple-
output), o que aumenta a confiabilidade do alcance com
multipercurso. Facilita instalações com o uso de antenas
indoor.
IEEE 802.16 e
- Ratificada em dezembro de 2005;
- Também chamada de 802.16-2005 ou WiMAX móvel;
- Incompatível com o WiMAX fixo;
25
- Faixa de freqüência licenciada e não-licenciada – 2 a 6
GHz;
- Mobilidade até 60km e controle de potência;
- Usa a Modulação S-OFDMA.
IEEE 802.16 f
- Publicado em agosto de 2004
- Introduziu conceito de redes em malha (mesh networks)
IEEE 802.16 g
- Publicado em agosto de 2004
- Evolução para suporte a mobilidade
2.2. Características da Camada Física do IEEE 802.16
A versão do padrão IEEE 802.16 (802.16-2004) especifica a interface aérea para
freqüência até 66GHz e inclui a camada de enlace de dados (MAC) e múltiplas
camadas físicas (Physical Layer - PHY) (FIGUEIREDO, 2004). Esse padrão permite
dois modos de alocação de banda possíveis: TDD e FDD, que também suporta os
modos half-duplex e full-duplex
5
(DIAS, 2005).
Nos dois casos o padrão suporta um esquema adaptativo em que os parâmetros de
transmissão, incluindo esquemas de modulação e codificação, podem ser ajustados
individualmente para cada estação cliente (SS) durante a transmissão quadro a
quadro. Esse esquema adaptativo consiste na seleção do tipo de modulação (QPSK,
QAM-16 e QAM-64) a partir do nível da SNR percebida pelo receptor. A partir da
negociação entre a estação base (BS) e a SS, o tipo de modulação a ser adotada é
dinamicamente adaptado à condição do enlace de rádio. A FIG. 1 ilustra este
esquema adaptativo.
5
Característica de transmissão quando temos um dispositivo Transmissor e outro Receptor, sendo
que quando os dois podem transmitir dados simultaneamente em ambos os sentidos (full-duplex) e
quando ambos podem transmitir e receber dados, porém não simultaneamente (half-duplex).
26
FIGURA 1 - Esquema de modulação adaptativa do padrão IEEE 802.16
FONTE – Figueiredo (2004)
Um esquema adaptativo como esse permite um alto grau de flexibilidade de forma a
permitir aos provedores de serviço a possibilidade de otimizar o sistema em função
do planejamento da área de cobertura, custo, capacidades dos equipamentos,
serviços oferecidos, entre outros.
O padrão suporta ainda esquema de correção de erro - Forward Error Correction
(FEC). Com tamanho de bloco variável este esquema é combinado com um Código
Convolucional de Bloco Interno (inner block convolutional code) para transmissão de
dados críticos, tais como quadro de controle e acessos iniciais. A opção de esquema
FEC é casada com QPSK, 16-QAM e 64-QAM para formar perfis de rajada de
diversificada robustez e eficiência. O canal de uplink (UL) é baseado na combinação
de Time Division Multiple Access (TDMA) e Demand Assignment Multiple Access
(DAMA). O canal é dividido em segmentos de tempo e estes alocados para vários
tipos de uso (registro, contenção, controle ou tráfego de usuário) sendo o controle
feito pela BS (DIAS, 2005).
2.3. Quality Of Service (Qos) para redes banda larga sem fio
O padrão 802.16 confirma-se tendo como ponto diferencial, o fato de transmitir dado
ou tráfego multimídia com alto suporte de qualidade de serviço (QoS), a fim de
27
garantir qualidade de serviço para a comunicação de telefonia e de multimídia, as
quais não admitem atrasos.
A camada MAC tem a função de controle de acesso ao meio e de garantia do nível
de QoS na interface aérea, por meio de mecanismos dinâmicos de reserva de banda
e priorização de tráfego. Adicionalmente, o suporte a múltiplas interfaces para
camadas físicas e para a rede-núcleo bem como os mecanismos de sincronismo e
de segurança da informação constituem o conjunto principal de funcionalidades da
MAC especificada no padrão 802.16 (FIGUEIREDO, 2004).
Diferentemente do 802.11, o padrão 802.16 oferece suporte a múltiplas conexões e
a um conjunto completo de parâmetros de quality of service (QoS). Além disso,
oferece um classificador de pacotes para mapear as conexões entre os vários
usuários e interfaces, indo desde Ethernet a ATM. Essa flexibilidade garantida pelo
padrão IEEE 802.16 aumenta a complexidade do desenvolvimento e a implantação
de serviços para as redes de acesso banda larga sem fio, fixa e móveis
(GOVINDAN, 2004).
.
3. PROPAGAÇÃO E PREDIÇÃO
Neste capítulo são apresentados conceitos referentes à propagação das ondas de
rádio comumente utilizados no planejamento das áreas de cobertura de sistemas
com interface aérea. Focalizando principalmente a propagação nas ligações em
microondas com visibilidade parcial - Parcial Line of Sight (PLOS) ou nenhuma
visibilidade (NLOS) que são características dos sistemas WMAN.
3.1. Mecanismos de Propagação
A propagação rádio outdoor: é determinada pelos mecanismos de propagação:
reflexão, refração, difração e espalhamento.
Estes mecanismos são brevemente explanados nos subtítulos 3.3.1 a 3.1.4.
3.1.1. Reflexão
Surge quando as ondas eletromagnéticas atingem um obstáculo com dimensões
consideravelmente superiores ao comprimento de onda da onda incidente. A onda
refletida pode vir a reforçar ou a degradar o nível do sinal no ponto de recepção,
dependendo da fase com que chega. “Poderá, por isso, apresentar uma influência
construtiva ou destrutiva quando somada às restantes amostras do sinal” (LOPES,
2004).
Genericamente, o fenômeno da reflexão de uma onda eletromagnética numa
superfície pode ser ilustrado com o modo como a luz é refletida num espelho. Ao
ângulo que a onda incidente apresenta em relação à normal à superfície refletora
chama-se de ângulo de incidência, sendo que o ângulo entre o raio refletido e a
normal denomina-se ângulo de reflexão. Este ângulo é sempre igual ao ângulo
incidente. A FIG. 2 ilustra esse efeito. O efeito da reflexão tem uma grande
29
preponderância sobre os restantes, pois é o principal causador do multipercurso
6
(LOPES, 2004).
“O feixe de ondas pode ser fortemente refletido em superfícies relativamente
regulares, como um terreno sem acidentes de relevo ou mares e lagos, da mesma
forma que um feixe de luz é fortemente refletido numa superfície espelhada. O sinal
refletido ao se compor com o sinal direto entre as antenas pode, dependendo da
defasagem entre estes, causar grande atenuação no campo resultante, chegando
em certos casos a produzir o cancelamento do mesmo” (SILVA, 1978).
FIGURA 2 – Reflexão e refração do feixe de luz ao passar do ar à água
Fonte: baseado em Silva (1978) pág. 42.
6
O sinal resultante recebido é a soma de um raio direto entre as antenas e outros raios que seguem
trajetos distintos desse raio direto. Esses trajetos distintos, designados por múltiplos percursos, são
originados das refrações e reflexões (ainda que de pequena intensidade) resultantes de
irregularidades na constante dielétrica da atmosfera com a altitude.
“A energia transportada através desses percursos múltiplos é, em geral, bem inferior à associada ao
feixe principal (aproximadamente 10 vezes menor). Entretanto, quando o feixe principal, por um
motivo qualquer, por exemplo, obstrução parcial ou interferência por reflexão, sofre uma atenuação
considerável, a energia recebida através dos percursos múltiplos passa a desempenhar um papel
importante, dando origem a fenômenos de interferência apreciáveis. O efeito desse fenômeno de
múltiplo percurso além de variar ao longo do tempo é função da freqüência da ligação conhecido
como, fading seletivo com a freqüência; comprimento da mesma e tipo de terreno’ (SILVA, 1978).
AR
ÁGUA
Onda incidente
Onda refletida
Onda refratada
β
Ângulo de
refração
δi
δr
30
3.1.2. Refração
A atmosfera pode refratar as ondas de rádio e radar, ou seja, desviar ou quebrar a
direção dos raios. Sempre que uma frente de onda se propaga por um meio onde
ocorre uma variação do índice de refração, haverá um desvio do feixe.
As ondas eletromagnéticas são refratadas na atmosfera devido a pequenas
diferenças de velocidade de propagação em conseqüência das variações de
temperatura, umidade e pressão. Em função da atmosfera a qual é heterogênea, os
gradientes de refração variam e, como resultado, gera zonas onde há “refração
normal”, onde como conseqüência tem-se um suave encurvamento dos feixes
praticamente acompanhando a curvatura da terra, “super-refração” ou “sub-
refração”. Esses coeficientes variáveis podem causar a um feixe de ondas os
seguintes:
• Encurvamento brusco, reduzindo o alcance;
• Subdivisão de feixe em diversas partes, causando zonas de sombras e dutos,
falhas e concentração de energia.
FIGURA 3 – Efeitos da refração
Fonte: Noções sobre ondas eletromagnéticas e acústicas. http://www.mar.mil.br/dhn/bhmn/ .
Normal
Sub-refratada
Super-refratada
Terra
31
3.1.3. Difração
As ondas podem contornar obstáculos e fendas e esse efeito denomina-se difração.
O quanto uma onda irá contornar um obstáculo dependerá do seu comprimento de
onda e das dimensões do obstáculo ou da fenda.
O estudo do enlace torna-se mais complexo quando o percurso está obstruído. As
obstruções possíveis de serem vencidas por difração da onda possuem a forma de
gume de faca
7
, mais comum ou de obstáculo esférico. A onda difratada, chega à
antena receptora com fraca intensidade, mas a potência do sinal recebido
dependerá principalmente da potência de transmissão e dos ganhos das antenas
(MEDEIROS, 2004).
A influência que um obstáculo pode provocar na transmissão de um sinal pode ser
avaliada através das zonas de Fresnel. Sabe-se que as ondas interferentes originam
áreas de luz e áreas de sombra, em forma de anéis, chamadas de zonas de Fresnel.
Esse fenômeno também ocorre nas comunicações rádio com ondas
eletromagnéticas de freqüências super altas (MEDEIROS, 2004).
A importância da primeira zona de Fresnel é capital para o estudo de viabilidade do
enlace com o percurso da onda obstruído. A potência direcionada à antena
receptora é constituída por diversas frentes de onda que formam um elipsóide, que
recebeu o nome de elipsóide de Fresnel.
Elipsóide de Fresnel é definido como o lugar geométrico de todos os pontos para os
quais a soma das distâncias entre as duas antenas supera a distância de visada
direta de um número inteiro “n”, de meio comprimento de onda ou n
λ
/2. Conforme
mostra a FIG. 4, as antenas do enlace encontram-se posicionadas nos focos A e B
do elipsóide, enquanto o obstáculo está em C. A distância D mais 0,5
λ
(meio
comprimento de onda) corresponde a 1ª zona de Fresnel (MEDEIROS, 2004).
7
“
Um obstáculo deste tipo permite o estudo da variação da energia recebida por obstrução variável,
sem introduzir efeitos decorrentes de uma segunda onda refletida que chegue à antena receptora”
(SILVA, 1978).
32
FIGURA 4 – Elipsóide de Fresnel
FONTE: baseado em Medeiros (2004)
Um percurso é considerado desobstruído quando a 1ª zona de Fresnel está livre de
obstáculos. Quando obstruído, a condição inicial de viabilidade do enlace por
difração da onda é dada pela expressão a seguir e válido para h>>
λ
.
Rh 6,0
≤
(3.1)
onde, h é altura do obstáculo e R, o raio da 1ª zona de Fresnel, que em metros é
dado pela expressão 3.2.
2/1
21
21
+
=
dd
dd
R
λ
(3.2)
P(x,y)
Y
0
A
-D/2
+D/2
B
X
C
R
33
3.1.4. Espalhamento
O espalhamento ocorre quando as ondas eletromagnéticas se deparam com
obstáculos com tamanhos da mesma ordem de grandeza ou menores que seu
comprimento de onda. O espalhamento obedece aos mesmos princípios físicos da
difração espalhando a energia do sinal do transmissor em muitas direções
(MEDEIROS, 2004).
O conceito de tamanho do obstáculo com relação ao comprimento de onda é função
da freqüência. Já para o padrão 802.11 a, obstáculos de dimensões menores podem
causar atenuações mais severas (MEDEIROS, 2004).
3.2. Atenuação do Sinal
Nesta seção descrevem-se os principais modelos de propagação voltados tanto para
ambientes outdoor quanto indoor. Estes modelos são usados para predizer a
intensidade do sinal recebido através do cálculo da diminuição da intensidade da
onda com a distância, denominada atenuação.
3.2.1. Modelo de propagação no espaço livre
Todos os modelos partem do modelo de atenuação de espaço livre (LOPES, 2004).
O modelo de propagação no espaço livre é usado para estimar a intensidade de
sinal recebido quando o transmissor e receptor possuem um caminho de linha de
visada desobstruída e clara entre si (RAPPAPORT, 1996). Vale ressaltar que linha
de visada das ondas de rádio não significa visada ótica, pois para as ondas de rádio,
visada implica em ter pelo menos 55 % do raio da primeira zona de Fresnel inferior
desobstruída (YEE, 2002). A atenuação dada em um enlace entre duas antenas
distantes d quilômetros uma da outra, operando em condição de visada direta
totalmente desobstruída, tendo a freqüência de operação dada em megahertz, pode
ser determinada a partir da equação de Friis (RAPPAPORT, 1996). Esta equação é
dada por:
34
( )
Ld
GGP
dP
rtt
r
2
2
2
4
)(
π
λ
=
(3.3)
onde,
r
P
(d) é a força recebida cujo, é função da separação d,
t
P é a força
transmitida,
t
G e
r
G
representam respectivamente o ganho da antena transmissora
e receptora,
λ
é o comprimento de onda em metros,
d
é a distância de separação
entre as antenas em metros e
L
representa o fator de perda.
3.2.2. Modelo de Okumura
Segundo (RAPPAPORT, 1996), o modelo de Okumura é um dos mais usados para
predição do sinal em áreas urbanas. Este modelo é aplicado num intervalo de
freqüências entre 150 a 1920MHz (tipicamente extrapolado para 3000MHz), e
distâncias de 1 a 100km. Pode ser usado para antenas com altura entre 30 a
1000m. Este modelo foi desenvolvido inicialmente a partir de medidas na cidade de
Tokyo e estendido para áreas suburbanas e abertas. Estas medidas foram feitas em
área urbana de relevo suave, com a antena de estação base de altura 200m e
antena móvel com altura de 3m. A expressão é dada por:
AREAretemuF
GhGhGdfALdBL
−
−
−
+
=
)()(),()(
(3.4)
onde, L
F
representa a perda do espaço livre, dado por:
( )
=
2
2
4
log10
d
L
f
π
λ
, A
mu
(f,d)
é a atenuação média com relação ao espaço livre, )(
te
hG
representa o ganho da
antena base (transmissor), dado por
=
200
log20)(
te
te
h
hG
para 1000 m >
te
h
>
30 m e )(
re
hG
é o ganho da antena móvel (receptor), dado por:
=
3
log10)(
re
se
h
hG
para
re
h
≤ 3 m e
=
3
log20)(
re
re
h
hG
para 10 m >
re
h
> 3 m e
35
AREA
G
representa o ganho devido ao tipo de ambiente. Os valores de A
mu
(f,d) e G
área
em função da freqüência são apresentados nos GRAF. 1 e 2.
O modelo de Okumura é um modelo baseado em medições, as quais levaram ao
desenvolvimento de um conjunto de curvas de referência (Curvas de Okumura),
totalmente baseado em medições, não possuindo qualquer explicação analítica
(MATEUS, 1998).
Okumura propõe que a atenuação em um ambiente móvel se dá pela atenuação do
espaço livre somada à atenuação causada por um ambiente com morfologia urbana,
incluindo termos de correção para situações diferentes das utilizadas em suas
medidas iniciais, realizadas na cidade de Tokyo (RAMALHO, 2006).
Para se trabalhar melhor com este modelo utiliza-se as expressões ajustadas por
Hata descritos na seção seguinte.
_ _E
GRÁFICO 1 – Atenuação média relativa ao
espaço livre
FONTE: Rappaport (1996)
GRÁFICO 2 – Fator de correção para
diferentes tipos de terrenos
FONTE: Rappaport (1996)
36
3.2.3. Modelo de Hata
O modelo de Hata é uma formulação empírica dos dados gráficos do modelo de
Okumura. É valida para freqüência entre 150 a 1500MHz. Hata apresentou a perda
numa propagação em área urbana como uma formula padrão e supõe uma equação
de correção para aplicações em outras situações (RAPAPPORT, 1996).
Outra consideração quanto à sua utilização refere-se ao fato de ser aplicável em
ambientes quase planos, sem irregularidades. No modelo de Hata é apresentada
uma fórmula padrão para área urbana e fatores de correções devem ser
considerados para outras áreas (RAMALHO, 2006). A fórmula básica para a
determinação da atenuação para ambientes urbanos, suburbanos e áreas abertas
são dados por:
Áreas urbanas:
)log(*)log55,69,44()()log(82,13)log(16,2655,69)( dhhahfdBL
teretec
−
+
−
−
+
=
(3.5)
Áreas suburbanas:
[
]
4,5)28/log(2)()(
2
−−= furbanaLdBL
(3.6)
Áreas abertas:
(
)
94,40log33,18log78,4)()(
2
−+−=
cc
ffurbanaLdBL
(3.7)
onde,
c
f
é freqüência variando de 150MHz a 1500 MHz,
te
h
é a altura da antena
transmissora variando de 30 a 200 m,
re
h
é a altura da antena receptora variando
de 1 a 10 m, d é a separação entre transmissor e receptor (em km) e a(
re
h
) é o fator
de correção dado pelas expressões:
37
Para cidades pequenas e médias:
dBfhfha
crecre
)8,0log56,1()7,0log1,1()(
−
−
−
=
(3.8)
Para uma cidade grande:
dBhha
rere
1,1)54,1(log29,8)(
2
−=
para
c
f
< 300MHz
(3.9)
dBhha
rere
97,4)75,11(log2,3)(
2
−=
para
c
f
> 300MHz
(3.10)
Os valores obtidos são bem próximos dos apresentados pelo Modelo de Okumura
desde que a distancia d (entre transmissor e receptor) seja maior que 1 km. Sendo
que o mesmo é melhor apropriado para sistemas celulares compostos de grandes
células. Porém, apresenta uma extensão do modelo para uso em PCS
8
(MATEUS,
1998).
3.2.4. Modelo de Shadowing
O modelo de shadowing, leva em consideração a existência de ambientes
diferenciados para o percurso do sinal, a partir de onde se calcula uma atenuação
8
Sistemas de Comunicação Pessoal - A propagação de sinais de rádio em ambientes fechados
diferencia da propagação de sinais de rádio tradicional em dois aspectos: as distâncias envolvidas
são muito menores e a variabilidade de ambientes é muito maior para uma mesma distância. Foi
observado que a propagação de sinais em ambientes fechados é fortemente influenciada por fatores
específicos tais como: o layout do edifício, o material de construção usado e o tipo de construção
(MATEUS, 1998).
38
para o sinal através do valor do parâmetro beta. Este parâmetro, caracteriza a
atenuação da intensidade do sinal ao longo do caminho por onde ele será
propagado, de forma que, para ambientes com alta visibilidade entre as antenas
tem-se um valor de beta igual a dois; em contrapartida, para um caminho altamente
obstruído pode-se caracterizá-lo com valor de beta igual a cinco (RAPPAPORT,
1996).
O valor de β é decisivo para determinação da cobertura por índice de modulação
(SALDANHA, 2007). Considerando-se o aspecto mobilidade, diferentes situações
podem ocorrer em uma rede sem fio. Transmitir sem a interferência de nenhum
obstáculo seria um cenário perfeito, porém, diversos obstáculos podem tornar a
transmissão mais difícil requerendo a avaliação a partir de modelos de propagação
mais específicos (OLIVEIRA, 2007).
A atenuação do sinal descrita pelo modelo de shadowing (RAPPAPORT, 1996) é
dada por:
dB
dB
r
r
X
d
d
dP
dP
+
−=
00
log10
)(
)(
β
(3.11)
onde P
r
(d) é a potência recebida na distância d, P
r
(d
0
) é a potência na distância de
referência d
0,
β é o parâmetro que caracteriza a atenuação para diferentes
ambientes, X
dB
é uma variável aleatória com distribuição gaussiana de média zero e
desvio padrão . Tanto a variável aleatória X
dB,
quanto o seu desvio padrão
possuem valores expressos em dB.
O valor de P
r
(d
0
) pode ser medido ou avaliado usando o modelo de propagação no
espaço livre que é dado pela equação de Friis (RAPPAPORT, 1996), já descrita na
seção 3.3.1, calculado em dB pela expressão:
39
[ ]
( )
=
Ld
GGP
dP
rtt
dB
r
2
2
0
4
log10)(
π
λ
(3.12)
Quando a atenuação é calculada em ambientes internos, freqüentemente usa-se
0
d
=1m, distância cuja atenuação no espaço livre é considerada adequada. Para
ambientes externos,
0
d
=100m (RAPPAPORT, 1996 PAG 73).
Com o parâmetro β definido é possível avaliar o cenário mudando o seu valor a fim
de representar desde percursos extremamente obstruídos a ambientes mais
amenos. O valor de β pode variar entre 2 a 5 para ambientes externos, como
mostrado no QUADRO 2 (RAPPAPORT, 1996).
QUADRO 2 - Valores de beta para diferentes ambientes
3.3. Desvanecimento
Desvanecimento ou “Fading”, é o nome dado para se caracterizar o fenômeno da
existência de variações ao longo do tempo da intensidade do sinal recebido. Esta
variação pode ter como causa a propagação através de múltiplos percursos e atraso
temporal.
o Ondas de multipercurso
Nas comunicações rádio, uma parte do volume de energia irradiada pela antena
transmissora forma uma onda direta, o restante da energia se dispersa
transformando-se em ondas secundárias de diferentes percursos, denominadas
Ambiente Valor de β
Espaço Livre 2
Área urbana 2.7 a 3.5
Área urbana sombreada 3 a 5
40
ondas de multipercurso, que chegam à antena receptora com diferentes
intensidades, defasadas entre si e da onda principal. Para o receptor o sinal
instantâneo resultante é a soma vetorial dos diversos sinais captados pela antena.
O sinal varia de intensidade a cada instante, aumenta e diminui, passa por um nulo
ou zero de tensão, resultado da composição vetorial instantânea, quando ocorre no
modelo de propagação em visibilidade, o valor típico é de 40 dB, calculado pela
média das variações do sinal recebido, obtidas de um aparelho registrador gráfico.
Nos cálculos de enlaces, esse valor costuma ser acrescentado com perda adicional
(MEDEIROS, 2004).
o Atraso temporal (retardo)
O retardo ou delay denomina o tempo gasto para o sinal atravessar o canal de
comunicações. O tempo de retardo ∆t é calculado dividindo-se a distância percorrida
pela onda no enlace dos dois pontos, pela velocidade de propagação da onda no
meio de propagação.
Cada tipo de equipamento impõe ao sinal um tempo de retardo próprio do circuito
eletrônico, quase sempre de pequeno valor, mas nem sempre desprezível
(MEDEIROS, 2004). Efeito de chuvas em situações de chuvas muito intensas, pode-
se chegar à condição de completa interrupção da ligação, afetando todos os canais
rádio em operação.
Por reflexão (já citado anteriormente), é por vezes considerado como um caso
especial de fading por múltiplos percursos, que pode, entretanto causar atenuações
mais profundas e duradouras do que as indicadas quando da análise da situação de
múltiplos percursos.
41
4. MODULAÇÃO
Neste capítulo pretende-se apresentar o esquema de multiplexação Orthogonal
Frequency Division Multiplexing (OFDM), bem como, a utilização da modulação
adaptativa, a qual permite seleção automática do tipo a ser utilizado na camada
física (QPSK, QAM 16 E QAM 64)
9
a partir do nível da relação sinal-ruído (SNR)
percebida no receptor. A utilização dessas duas técnicas permite que a tecnologia
WiMAX forneça maior robustez e flexibilidade ao sistema.
Modulação pode ser definida como sendo:
“O processo eletrônico no qual o sinal elétrico de informação modifica
pelo menos um dos parâmetros da onda portadora: amplitude,
freqüência ou fase. A onda portadora modulada viaja no canal de
comunicações transportando os sinais da informação, denominando-
a de portadora ou carrier. A modulação digital ocorre quando uma
portadora de pulsos interage com os sinais analógicos da
informação” (MEDEIROS, 2004).
4.1. Modulação adaptativa
O IEEE 802.16 pode utilizar tanto modulação QPSK quanto QAM. A partir da
negociação entre as estações base e cliente, a modulação a ser adotada é
dinamicamente adaptada às condições do enlace de rádio. As modulações utilizadas
dependem da especificação de cada modelo de camada física. Modulações com
muitos símbolos alcançam taxas de dados elevadas, mas possuem alcances
reduzidos.
9
QPSK – Quadrature Phase Shift Keying e QAM – Quadrature Amplitude Modulation com
constelação de 16, 64 e 256 símbolos.
42
4.1.1. QPSK
No chaveamento por desvio de fase, este, é feito de modo a alterar a fase da
portadora em um ou mais pontos do período da senóide
10
(entre 0 e 2π), mantendo-
se constantes a amplitude e a freqüência da onda. A modulação QPSK ou PSK
quaternário, é caracterizada pela alteração da fase da portadora em quatro pontos
do ciclo da senóide, devido ao chaveamento da portadora em dibit ou dois bits por
vez, são gerados quatro níveis ou quatro pontos na constelação:
2
2
= 4
(MEDEIROS, 2004).
Na modulação QPSK, a fase da portadora carrega a informação relativa a qual bit
está sendo transmitido. São utilizadas as fases de 0º, 90º, 180º e 270º para carregar
informação (DUARTE, 2004). Variante do PSK, esta modulação apresenta a melhor
imunidade a ruídos e um significativo aumento da velocidade de transmissão,
quando usada uma codificação multibit na modulação.Com esta modulação têm-se a
possibilidade concreta de se aumentar a velocidade de transmissão pela modulação
simultânea de dois ou mais bits de cada vez. Para isso tornou-se necessário o uso
de um sistema de modulação bidimensional por meio de duas portadoras de mesma
freqüência, porém defasadas em 90º (NASCIMENTO, 1999).
O modulador QPSK é composto por duas componentes de sinal em quadratura e
permite o envio de dois bits toda vez que ele modula. Assim, sua velocidade de
transmissão é igual ao dobro da velocidade de modulação
11
. O processo usado para
demodular o seu sinal é através do uso de dois demoduladores de fase, um para a
10
Senóide é um sinal contínuo e periódico, que se caracteriza fundamentalmente por três
parâmetros: amplitude, freqüência e fase (SILVA, 1978). Curvas resultantes do desenvolvimento das
funções seno e co-seno respectivamente (MEDEIROS, 2004).
11
A relação entre a velocidade de transmissão e a velocidade de modulação é igual ao número de
bits codificados em cada símbolo transmitido. O número de símbolos, M, é igual a (M=
N
2
), sendo N
o número de bits codificados em cada símbolo. Vm representa a velocidade de modulação em bauds
e Vt representa a velocidade de transmissão em bps (Vt = NVm ).
43
componente I e outro para a componente Q (NASCIMENTO, 1999). De acordo com
a FIG. 5.
FIGURA 5 – Constelação do sinal QPSK
FONTE - Nascimento (2005)
O circuito de decisão recebe os sinais I e Q, provenientes dos respectivos detectores
de amplitude. Em seguida, comparadores de tensão detectam a presença de sinais
e sua polaridade, fornecendo sinais de saída que são aplicados a circuitos lógicos
combinacionais. Na saída desses circuitos, teremos os bits de dados
correspondentes ao sinal modulado em quadratura (NASCIMENTO, 1999). Os sinais
I e Q podem assumir, respectivamente, os seguintes valores: símbolo 00, -1 e 0,
símbolo 01, 0 e -1, símbolo 10, 0 e 1 e símbolo 11, 1 e 0.
4.1.2. QAM
A modulação QAM é utilizada em modens analógicos e rádios digitais de alta
velocidade. É muito semelhante à modulação QPSK, por utilizar as mesmas técnicas
para a modulação e demodulação. Porém, em relação ao QPSK, o QAM apresenta
as seguintes diferenças: amplitude do sinal variável, maior taxa de erro para o
mesmo SNR e velocidade de transmissão, maior velocidade de modulação por
permitir maior número de símbolos em sua constelação embora exija amplificadores
lineares nos equipamentos de transmissão, o que torna o seu uso mais complicado
(NASCIMENTO, 1999).
44
O QAM é um sistema otimizado de modulação que modifica duas características da
portadora: amplitude e fase. Opera em quadribit, sendo o primeiro bit modulado em
amplitude e os demais em fase. Por existir em diversos outros níveis, é tratado por
M-QAM, sendo M um múltiplo de dois, como 16-QAM (16, 32, 64, 128, 256, 512
QAM) (MEDEIROS, 2004).
FIGURA 6 – Constelação do sinal 16QAM
FONTE - Nascimento (2005)
Na modulação QAM, tanto a fase como a amplitude variam e o receptor tem que
receber este sinal modulado, detectar a modulação e transformá-la de volta no sinal
original. A constelação do sinal 16QAM é exibida na FIG. 6, onde cada símbolo
representa 4 bits, ao contrário de cada símbolo representando 2 bits como é o caso
do QPSK (DUARTE, 2004). Isto significa que, a sua velocidade de transmissão é
quatro vezes maior que a de modulação. O fato de utilizar uma constelação mais
densa faz com que o sinal 16QAM seja mais suscetível a ruídos do que outros sinais
como, por exemplo, o sinal 8PKS (NASCIMENTO, 1999).
A modulação 64-QAM permite mandar ainda mais bits por símbolo do que a
modulação 16-QAM, porém é necessária uma melhor SNR para ser possível
sobrepor as interferências e manter uma determinada taxa de erro de bits (DUARTE,
2004).
45
4.2. Taxa de erro nas comunicações digitais
O erro nas comunicações digitais ocorre quando se transmite 1 e o decisor decide
por 0 e inversamente, a troca de 0 por 1. No rádio, os erros ocorrem principalmente
devido ao ruído elétrico e as ondas de multipercusos. O decisor é um estágio do
receptor do modem que restaura os bits 1 e 0 a partir da onda portadora chaveada.
Em geral, a polaridade da tensão contínua, à saída do demodulador, determina os
dois estados possíveis (bits 1 ou 0). O mascaramento do sinal pelo ruído pode gerar
situações indefinidas, que induzem o decisor ao erro. (MEDEIROS, 2004).
O gráfico da FIG. 7 mostra as regiões de decisão: 1 e 0 bem como a área comum,
de indefinição, no estudo de probabilidade de ocorrência de erro.
FIGURA 7 – Áreas do estudo da probabilidade de ocorrência de erro.
FONTE: Medeiros (2004)
A taxa de erros nas comunicações digitais pode ser prevista em função da relação
de
0
N
E
b
, onde se tem a energia do bit dividido pela densidade espectral de ruído.
Onde, Eb representa a energia por bit e N0 representa o ruído em Hz.
4.2.1. Bit error rate (BER)
A taxa de erro por bit, avalia a quantidade de bits com erro dentro de um lote. Todos
os padrões de redes trazem especificações do BER como uma forma de garantir que
os sinais sejam recebidos com poucas distorções. O BER está diretamente
relacionado ao SNR, pois quanto menor o nível de ruído menores serão as
distorções e conseqüentemente menores serão as proporções de bits com erro.
46
A taxa de erro em bits em valores relativos pode ser obtida pelo gráfico. Onde
constam a família de curvas correspondentes aos processos de modulação digital
(FSK, MSK e PSK), com as suas variações, sem correção de erro no sistema
(MEDEIROS, 2004).
FIGURA 8 – Curvas do BER para sistemas sem correção de erro
FONTE: Medeiros (2004) retirado de Digital Communications (Simon Haykin)
Ao aplicar o valor de
0
N
E
b
, em dB, no eixo horizontal, subindo verticalmente até
encontrar a curva desejada, tira-se o BER do eixo vertical, de graduação logarítmica.
Como os bits são recuperados do sinal senoidal da portadora chaveada, é preciso
conhecer a relação
0
N
E
b
, equivalente à relação sinal/ruído
N
S
da portadora. A
densidade espectral de ruído é a potência do ruído por hetz da faixa.
47
4.2.2. Corretor de erros
Devido à fragilidade do sistema digital, a adoção de pelo menos um código de
correção de erros é de extrema necessidade. A aplicação do código para correção
de erros é feita com o auxílio de sofisticados circuitos eletrônicos, mediante a
inserção de blocos de bits de correção. O sistema de correção inicia-se na
transmissão com a inserção de bits, o código de correção em segmentos de bits de
informação. A eficácia na correção dos erros detectados na recepção, basicamente,
depende do código de correção
12
utilizado. É notável a melhoria introduzida por
qualquer dos códigos quando comparada à curva sem correção, como pode ser visto
na FIG. 9 (MEDEIROS, 2004).
FIGURA 9 – Curvas do BER de sistemas de correção de erros.
FONTE: Medeiros (2004) retirado de Communications Satellite systems (J. Martin)
12
Os códigos de correção podem ser agrupados em três tipos: de bloco, cíclico e convolucional.
Alguns dos mais importantes códigos são: Hamming, Reed Solomon (RS), Golay, BCH e Viterbi.
48
Em recepção de radiodigital, quando ocorre uma descarga elétrica (raio), uma
quantidade significativa de bits de uma seqüência é destruída. Esse tipo de
destruição dá-se o nome de rajada, podendo ser considerada como a pior das
situações, e somente um código poderoso de correção consegue restaurar os bits
destruídos da informação. As ondas de multipercurso também podem ocasionar
erros quando da recuperação do sinal pelo receptor (MEDEIROS, 2004).
4.3. Técnicas de múltiplo acesso
Os sistemas que permitem vários usuários compartilhar um mesmo equipamento
sem a necessidade de outros equipamentos intermediários de multiplexação são
denominados genericamente de sistemas de múltiplo acesso. Fazem parte desses
sistemas: telefonia celular, o paging, o trunking
13
, WiMAX e os sistemas de
multiacesso propriamente ditos (GASPARINI 2005). As técnicas de múltiplo acesso
utilizadas podem ser analógicas e digitais.
4.3.1. Frequency Division Multiple Access (FDMA)
Permite o múltiplo acesso no domínio da freqüência. Foi a primeira a ser utilizada
nos sistemas de rádio. A primeira geração de sistemas multiacesso era constituída
de vários rádios monocanal nas faixas de VHF e UHF, sendo que cada usuário
possuía a sua freqüência exclusiva e utilizava o mesmo equipamento de transmissão
e entroncamento com a central pública de outros usuários (GASPARINI, 2005).
13
Serviço de telecomunicações móvel terrestre de interesse coletivo que utiliza sistema de
radiocomunicação, basicamente, para a realização de operações do tipo despacho e outras formas
de telecomunicações. Caracteriza-se pela mobilidade do usuário. O SME é prestado em regime
privado, mediante autorização, conforme disposto na Lei n.º 9.472, de 16 de julho de 1997 e é
destinado a pessoas jurídicas ou grupos de pessoas, naturais ou jurídicas, caracterizados pela
realização de atividade específica. Nomes populares: "TRUNKING", "TRUNK", "SISTEMA
TRONCALIZADO". Disponível em: www.teleco.com.br.
49
A evolução dos sistemas de múltiplo acesso ocorreu com os sistemas celulares, pois
os usuários não estão presos a uma determinada freqüência, utilizando então
qualquer canal que esteja disponível (GASPARINI, 2005).
4.3.2. Time Division Multiple Access (TDMA)
Possibilita o múltiplo acesso no domínio do tempo. Foi muito utilizada inicialmente na
transmissão de bits por meio de modens com multiplexação. No segmento dos
sistemas celulares, a técnica TDMA foi escolhida para constituir a segunda geração
desses sistemas.
O TDMA dispõe de dois tipos básicos de canais: canais de tráfego digital, que são
utilizados para a transmissão dos sinais de voz entre ERB e o telefone celular (canal
de tráfego digital direto) e entre o telefone celular e a ERB (canal de tráfego digital
reverso), e canais de controle digitais que também atuam no sentido direto e reverso
(NASCIM ENTO, 1999).
4.3.3. Code Division Multiple Access (CDMA)
O acesso múltiplo por divisão de código, utiliza princípios totalmente diferentes dos
utilizados na comunicação via rádio convencional, devido ao espalhamento espectral
(spread spectrum
14
) que pode ser obtido de duas maneiras: pelo salto de freqüência,
que pode ser lento ou rápido, ou pela seqüência direta (NASCIMENTO, 1999).
A sincronização das seqüências pseudo-aleatórias usadas no CDMA exige que as
ERBs possuam um controle extremamente preciso de freqüência e tempo. Esta
técnica usa a diversidade como meio de melhorar a qualidade da comunicação, além
14
Técnica de transmissão surgida com o objetivo de dificultar a escuta indevida das mensagens
transmitidas via rádio e torná-las mais resistentes às interferências propositais.
50
de permitir que uma grande quantidade de usuários utilize um canal de banda larga
simultaneamente (NASCIMENTO, 1999).
No CDMA, cada sinal consiste de uma seqüência binária pseudo-aleatória diferente,
que modula a portadora, espalhando o espectro da forma de onda. Um grande
número de sinais CDMA compartilha o mesmo espectro de freqüência, sendo que,
se o CDMA for visto no domínio da freqüência ou no domínio do tempo, os sinais de
acesso múltiplo parecem estar superpostos.
4.3.4. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
Trata-se de uma técnica de multiplexação de informações em um conjunto de
subcanais
15
modulados por subportadoras de banda estreita ortogonais entre si.
Esse esquema de modulação pode ser implementado como um banco de filtros,
como mostra a FIG. 10. Nesse caso, uma seqüência de bits transmitida a uma taxa
de R bits/s sobre cada subportadora (FIGUEIREDO, 2004).
15
Subcanais – um dos problemas comum em redes sem fio baseadas em topologia Ponto-Multiponto
é o desbalanceamento de cobertura entre os enlaces direto (downlink) e reverso (uplink). Em vários
cenários práticos, as estações clientes sofrem restrições quanto ao consumo de potência e à potência
máxima de transmissão, resultando em uma tendência natural para que a cobertura seja limitada pelo
enlace reverso. Para minimizar esse problema a técnica de subcanais adotada pelo IEEE 802.16,
estabelece que a informação seja transmitida em apenas 25% das subportadoras disponíveis. O
preço a ser pago pelo aumento de cobertura por meio da subcanalização é a redução na vazão
máxima suportada pelo enlace (FIGUEIREDO, 2004).
51
FIGURA 10 – Modulação OFDM implementada por meio de banco de filtros
FONTE: Figueiredo (2004)
A utilização da técnica de OFDM para acesso ao canal suporta apenas acesso fixo,
o que significa que não permite o acesso a BS em movimento. Suporta ambientes
LOS na banda de 11 a 66 GHz e NLOS para bandas inferiores a 11GHz, além do
melhoramento em QoS que oferece suporte necessário para uso de voz sobre IP
(VoIP) e Streaming (transmissão de áudio e vídeo) e segurança. Fazendo-se um
elemento fundamental para suportar operação sem linha de visada na tecnologia
WiMAX, em razão do alto desempenho alcançado (FIGUEIREDO, 2004). Em um
ambiente NLOS, uma parte do sinal de rádio é refletida pelos prédios e paredes. No
entanto, as reflexões causam atenuações em algumas faixas de freqüências, sendo
assim, o protocolo utilizado deve ser capaz de lidar com a perda causada por estas
atenuações. O OFDM ao contrário do FHSS ou DSSS
16
, pode transmitir centenas de
portadoras ao mesmo tempo.
16
Frequency Hopping Spread Spectrum é também chamada de Salto de Freqüência. O objetivo desta
tecnologia é transmitir dados sempre em um canal diferente, tendo um tempo de mudança de canais,
que é o Hop-time, e um tempo de transmissão nos canais, que é o Dwell-time. Direct Sequence
Spread Spectrum (DSSS) - para atingir uma operação confiável em taxas superiores a 2-Mbps e uma
extensão da área de operação, o DSSS substituiu o FHSS como método de modulação.
52
4.4. Signal Noise Rate (SNR)
Um sinal transmitido através de um sistema de telecomunicações sofre perturbações
de várias naturezas. Uma das formas possíveis de se classificar essas perturbações
é através dos tipos de ruídos. Na tabela abaixo de acordo com Silva (2004),
expõem-se os principais ruídos encontrados nos sistemas de microondas.
QUADRO 3– Ruído térmico variável (ruído de FM)
Ruído térmico fixo ou ruído básico.
Ruído de MODEM e
amplificadores de B.B.
RUÍDO DE
EQUIPAMENTO
Ruído de intermodulação.
Ruído de TX-RX.
Interferência co-canal.
Interferência de canal adjacente.
Interferência de equipamentos da mesma estação.
Interferência devido a intermodulação entre portadoras.
RUÍDO DE
INTERFERÊNCIA
Interferência de outros sistemas.
Reflexão no trajeto entre as antenas. RUÍDO DE ECO
Reflexão no sistema de guia de onda.
Os ruídos são sinais espúrios que aparecem agregados ao sinal desejado, sendo
independentes da natureza deste. O ruído térmico tem sua origem no ruído branco
17
gerado pelos circuitos existentes na cadeia de recepção (SILVA, 2004).
A relação sinal/ruído (S/N) é expressa em dB, é obtida através do cálculo do
logaritmo da relação entre a potência do sinal e a potência do ruído na recepção
(MEDEIROS, 2004):
log10=
N
S
17
Aquele presente em todo espectro de freqüências com densidade espectral constante
(MEDEIROS, 2004).
Potência do sinal
Potência do ruído
53
(4.1)
Comparativamente ao sinal, o ruído elevado pode tornar a informação ininteligível e
até inviabilizar as comunicações. Para a obtenção da relação S/N à entrada do
circuito demodulador de um radioreceptor são considerados nos cálculos
matemáticos: a abertura da antena, os ganhos dos estágios de RF do receptor e a
figura de ruído
18
do receptor. (MEDEIROS, 2004).
Os diferentes enlaces de comunicações, analógicos e digitais, requerem um valor
mínimo de S/N na recepção, para que as comunicações possam ocorrer com boa
qualidade de sinal.
4.5. Modulação X BER
A alteração da modulação visa manter o valor de BER dentro de um limite como
pode ser visto nas FIG. 11 e 12.
18
Equivale à potência de ruído interno gerado por um dispositivo. Pode ser definido pela relação entre
duas potências medidas:
F =
Potência de ruído medido na saída do dispositivo, à temperatura ambiente
Potência de saída do dispositivo, como se o dispositivo não gerasse ruído
54
Nas FIG. 11 e 12 pode-se observar a mudança ocorrida dos níveis de modulação
devido ao encontro com o limite máximo de BER em função do SNR, de forma que
quanto menor forem os níveis de ruído menores serão as distorcções.
Bit Error Rate (BER) x Ralação Sinal Ruído (SNR)
1,E-16
1,E-14
1,E-12
1,E-10
1,E-08
1,E-06
1,E-04
1,E-02
1,E+00
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
SNR (dB)
BER
BPSK QPSK 16-QAM 64-QAM
256-QAM 1024-QAM
FIGURA 11 - Comportamento do BER em função do SNR para diferentes tipos de modulação
FIGURA 12 – Taxa de erro para sistemas PSK e QAM
55
5. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
5.1. Resultados dos cálculos
Estudar o comportamento de sistemas de comunicação sem fio é extremamente
complexo e demanda pela consideração de vários parâmetros paralelamente. Neste
trabalho como o título sugere, foi proposto a “Avaliação da instabilidade da
modulação em diferentes ambientes”. O objetivo é considerar os diferentes tipos de
ambientes para propagação do sinal representado pelo parâmetro beta,
principalmente a verificação do impacto nas mudanças de modulação adaptativa que
é uma das principais características da tecnologia estudada.
A fim analisar sobre as questões levantadas foi utilizado o programa WiMAXTest
19
,
que provê a simulação de alguns parâmetros, bem como a predição de cobertura e
medidas de campo.
Para calcular a potência recebida usou-se o modelo de shadowing (RAPAPPORT,
1996), já comentado no Capítulo 3, considerando β=3,2 e β=5 de forma a termos
duas referências base do tipo de ambiente para propagação, além dos parâmetros
mostrados no QUADRO 4. Estes parâmetros são do sistema WiMAX e podem ser
encontrados no documento 8F/1079-E (BRAZIL EVALUATION GROUP – IMT2000).
Estes valores puderam ser mudados durante os cálculos para possibilitar a análise
de muitos tipos de situações as quais o sistema possa ser submetido.
19
Programa de autoria de Adriano Góes, então aluno de graduação do curso de engenharia elétrica
da PUCCampinas.
56
QUADRO 4 – Parâmetros da simulação
PARÂMETROS SÍMBOLOS VALORES UNIDADES
Operation Frequency F 2.5 GHz
Mobile station power transmit PMt -10 dBm
Base station power transmit PBt 23 dBm
Base station gain of antenna Gt 15 dBi
Mobile station gain of antenna Gr -1 dBi
Standard Deviation ∆ 2 dB
Antenna degree θ 120 degrees
Channel Ch 10 Mbits/s
Flow Flow Downlink -
Initial distance d0 1 meter
Variable distance d 10 meter
A modulação de cada antena depende da potência recebida. Neste trabalho
considerou-se os seguintes limites máximos para cada tipo de modulação de acordo
com o manual da antena (SYSTEM MANUAL ALVARION BREEZE ACCESS, 2006):
QUADRO 5 – Sensibilidade para cada nível de modulação
PARÂMETROS RÁDIO
NÍVEIS DE
MODULAÇÃO
CANAL 10 (dBm) CANAL 5 (dBm)
QPSK 1/2 -88.5 -91.5
QPSK 3/4 -85.1 -88.1
16QAM 1/2 -82.8 -85.8
16QAM 3/4 -78.7 -81.7
64QAM 1/2 -77.6 -80.6
64QAM 2/3 -74.5 -77.5
64QAM 3/4 -73.4 -76.4
64QAM 5/6 -71.5 -74.5
FONTE: System Manual Alvarion Breeze Access , 2006
57
5.1.1. Resultados para β=3,2 e β=5
Utilizando-se o modelo de shadowing para descrever a atenuação, obtêm-se a curva
apresentada na FIG. 13 para valores de β=3,2 e β=5, respectivamente. As linhas
horizontais correspondem às diferentes modulações, determinando as regiões que
cada modulação irá alcançar.
FIGURA 13 – Atenuação do sinal para β = 3,2 e β = 5,0.
FONTE: Reggiani (2007)
As modulações, de M=1 a M=8, correspondentes a cada linha estão explicitadas no
QUADRO 6.
Β = 5,0
Β = 3,2
58
QUADRO 6 – Legenda complementar da FIG. 13, associando os números de M:1 a M:8 às modulações
Observa-se na FIG. 13, que para valores de β mais altos a atenuação acentua-se e
o limite para cada modulação é denominada por regiões menores para transmissão.
Isto é ilustrado nas FIG. 14 e 15 para β=3,2 e β=5,0, respectivamente. Nestas
figuras a distribuição da modulação é apresentada numa escala normalizada. Isto é,
a distância máxima do sinal recebido não é a mesma nos dois casos. A distância
máxima em cada caso é determinada pela intersecção da atenuação da potência
com a linha horizontal, que indica o limite de sensibilidade para cada modulação.
Estas figuras mostram que para β=5,0, a região com modulação 64QAM-5/6 é maior
do que a região com esta modulação para β=3,2, proporcionalmente à área total de
cobertura em cada valor de β. Porém, a região com modulação 64QAM-5/6 cobre
uma distância menor para β=5 do que para β=3,2, devido ao fato de que a
atenuação para β=5 é muito mais forte e o ponto inicial de sensibilidade é alcançada
numa distância menor do transmissor.
NÍVEIS DE MODULAÇÃO
1 QPSK ½
2 QPSK ¾
3 16 QAM ½
4 16 QAM ¾
5 64 QAM ½
6 64 QAM 2/3
7 64 QAM ¾
8 64 QAM 5/6
59
FIGURA 14 – Mapa de modulação com níveis de sensibilidade para β = 3,2
FONTE: Reggiani (2007)
Na FIG. 15 o valor do parâmetro beta é alto, significando que a distribuição do nível
de modulação torna-se concentrado em uma pequena área de propagação.
FIGURA 15 – Mapa de modulação com nível de sensibilidade para β = 5
FONTE: Reggiani (2007)
60
De acordo com o modelo de shadowing, os valores de potência apresentam uma
distribuição gaussiana em torno dos valores médios. Determinado pelo desvio
padrão. Desta forma, haverá regiões às quais pode-se associar dois tipos de
modulação. Este fenômeno pode gerar uma instabilidade que possivelmente afetará
a oferta de serviços.
Para avaliar estas regiões de instabilidade esboçou-se a curva de atenuação com
desvio padrão. As duas curvas apresentadas nas FIG. 16 e 17 para β=3,2 e β=5,0,
respectivamente, mostram que para valores de β menores o efeito do desvio padrão
é mais significante. Neste caso, a intensidade do sinal varia entre dois níveis de
modulação em regiões largas ao longo do raio de cobertura.
FIGURA 16 – Atenuação do sinal com níveis de sensibilidade para β = 3,2
FONTE: Reggiani (2007)
61
Os valores do desvio padrão são os mesmos para ambos valores do parâmetro beta.
O efeito do desvio padrão apresenta diferença nas FIG. 16 e 17, isto é causado pela
escala de comprimento não ser a mesma para ambos os casos. Na FIG. 16
apresenta-se um gráfico da distância com d=7,5 km, enquanto na FIG. 17 a distância
máxima atinge d=0,35km. Isto foi feito para mostrar a intersecção da curva da
intensidade do sinal com linhas horizontais que indicam as regiões de modulação.
FIGURA 17 – Atenuação do sinal com níveis de sensibilidade para β = 5
FONTE: Reggiani (2007)
5.1.2. Regiões de superposição
Observa-se que para valores maiores de β a ocorrência de regiões com duas
possibilidades de modulação é pequena, indicando que nestes casos a instabilidade
ocorre com menos frequência. Isto é mostrado no QUADRO 7 para β=3,2, β=5 e um
desvio padrão de 2dB.
Na primeira coluna apresentam-se os tipos de modulações, na segunda e quinta
colunas, os valores predefinidos nos quais a modulação muda, na terceira e sexta
colunas, a largura das regiões de instabilidade entre os tipos de modulações, e na
quarta e sétima colunas, os valores das áreas de instabilidade com suas respectivas
áreas de cobertura (que são diferentes para cada valor
β).
62
Observa-se que para β = 5,0 as regiões de instabilidade são muito menores do que
para β = 3,2. Isto indica que para altos valores de β, tem-se menos regiões de
instabilidade comparado a valores de β menores, para os quais a atenuação é
menos acentuada.
QUADRO 7 – Resultados da simulação com diferentes ambientes
Β=3,2 e ∆=2dB Β=5,0 e ∆=2dB
MODULATION
LEVEL
R(m) ∆R(m) A(%) R(m) ∆R(m) A(%)
QPSK 1/2 7,481 2,330 38,07 331 10 24,07
QPSK 3/4 5,670 2,690 18,89 280 9 10,79
16QAM 1/2 4,519 1,721 18,35 249 8 19,11
16QAM 3/4 3,653 589 4,61 210 0 8,31
64QAM 1/2 3,321 700 7,43 209 2 7,49
64QAM 2/3 2,631 600 1,51 171 0 3,43
64QAM 3/4 2,628 600 2,19 162 1 3,23
64QAM 5/6 2,261 400 8,95 153 0 23,57
5.2. Medidas de campo
Os testes foram realizados nas mediações da PUC-Campinas e UNICAMP. Foram
realizadas medidas em condição NLOS com alcance de até 1650 metros, medidos
através da utilização de um equipamento de posicionamento global (GPS). Foram
utilizados equipamentos Alvarion AN1248 de freqüência de 5,8 Ghz, ganho de 21dbi
da antena transmissora e 14dBi da antena receptora sendo ambas de polarização
vertical. Estes equipamentos empregam as modulações BPSK (Binary Phase Shift
Keying), QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), QAM16 e QAM64 (Quadrature
Amplitude Modulation 16 e 64) com tecnologia OFDM (Orthogonal Frequency
Division Multiplex) para multiplexação já explicitados no Capítulo 4.
5.2.1. Valores de SNR e modulações medidas
Neste trabalho foram realizados testes com antenas Alvarion 5,8GHz, a fim de
compararmos valores teóricos e práticos a partir de alguns parâmetros extraídos da
63
Management Information Base (MIB)
20
das antenas BS e SS. O principal motivo
desse levantamento é a caracterização da propagação em diferentes ambientes, já
que como pode ser visto nas seções anteriores, em algumas situações a variação do
sinal faz com que uma das principais características do WiMAX, que é a modulação
adaptativa, seja acionada. Esse fenômeno nos coloca de frente a alguns
questionamentos uma vez que há uma sobreposição das faixas de modulação, pois
o sinal pode fazer uso de duas modulações.
O resultado das medidas realizadas na região PUC-Campinas/UNICAMP está
apresentado no QUADRO 8.
20
Na estrutura de MIB, cada nó(equipamento monitorado) possui um nome simbólico e um
identificador numérico associado. Assim, determina-se cada objeto por um identificador único. A MIB
é uma base de dados de gerenciamento (SOUSA, 2007).
64
QUADRO 8 - Dados extraídos da análise das medidas de campo
MODULAÇÃO
MÉDIA
DISTÂNCIA
(m)
SNR
MÉDIO
(dB)
DESVIO
PADRÃO
MÉDIO
(dB)
4 1090 10,30 0,75
3 1104 6,70 0,54
5 1120 9,50 1,79
1 1137 5,00 1,91
3 1160 6,60 0,71
3 1180 6,70 0,64
5 1210 14,40 0,55
4 1220 9,50 0,78
2 1237 6,90 0,52
1 1260 3,90 1,41
3 1280 4,70 0,51
6 1310 13,00 1,16
4 1360 11,50 0,84
5 1370 11,60 0,63
3 1420 6,80 3,88
1 1460 6,19 0,48
4 1500 7,60 0,74
5 1600 11,10 0,90
4 1610 7,90 0,53
5 1630 9,80 0,58
3 1650 6,80 2,16
Onde, a modulação média representa os valores médios encontrados durante trinta
minutos de transmissão downlink, a distância representa o intervalo em metros entre
a BS e a SS. A terceira e a quarta colunas mostram o SNR médio e o desvio padrão
da relação sinal ruído medida.
5.2.2. Modelo de Shadowing
Nos cálculos anteriores, quando se mostrou a superposição de diferentes
modulações devido ao desvio padrão, utilizou-se o modelo de shadowing para
65
descrever a atenuação do sinal. Para saber quais seriam as faixas de modulação
esperadas para as medidas realizadas, analisamos qual o valor do parâmetro beta
que melhor descreveria os dados medidos. Para tanto calculamos os valores de
SNR partindo do mesmo ponto de referência e alteramos os valores de beta. Para
determinar a melhor curva calculamos o desvio padrão, que descreve quão próximos
estão os pontos medidos da curva calculada. No QUADRO 9 são apresentados os
valores de atenuação para β = 2, 3, 4 e 5, considerando-se como a distância de
referência o ponto mais próximo ao transmissor onde as medidas foram feitas. No
QUADRO 10 apresenta-se os resultados do desvio padrão, indicando que a curva
para a qual β = 2 é a que melhor descreve as medidas de campo.
66
QUADRO 9 - Cálculo da atenuação com diferentes valores de β
DISTÂNCIA
(m)
SNR
MÉDIO
(dB)
SNR
CALCULADO
β = 2 (dB)
SNR
CALCULADO
β = 3 (dB)
SNR
CALCULADO
β = 4 (dB)
SNR
CALCULADO
β = 5 (dB)
1090* 10,30*
1104 6,70 10,2
10,1 10,1 10,0
1120 9,50 10,1
9,9 9,8 9,7
1137 5,00 9,9
9,7 9,6 9,4
1160 6,60 9,8
9,5 9,2 8,9
1180 6,70 9,6
9,3 8,9 8,6
1210 14,40 9,4
8,9 8,5 8,0
1220 9,50 9,3
8,8 8,3 7,9
1237 6,90 9,2
8,7 8,1 7,6
1260 3,90 9,0
8,4 7,8 7,2
1280 4,70 8,9
8,2 7,5 6,8
1310 13,00 8,7
7,9 7,1 6,3
1360 11,50 8,4
7,4 6,5 5,5
1370 11,60 8,3
7,3 6,3 5,3
1420 6,80 8,0
6,9 5,7 4,6
1460 6,19 7,8
6,5 5,2 4,0
1500 7,60 7,5
6,1 4,8 3,4
1600 11,10 7,0
5,3 3,6 2,0
1610 7,90 6,9
5,2 3,5 1,8
1630 9,80 6,8
5,1 3,3 1,6
1650 6,80 6,7
4,9 3,1 1,3
• Valores de referências iniciais das medidas.
QUADRO 10 – Valores de qui-quadrado
VALORES DE β Qui-quadrado
2 3,24
3 3,60
4 4,19
5 4,94
67
5.2.3. Determinação da modulação
Os níveis de modulação de acordo com os valores de SNR da antena utilizada no
experimento são mostrados nos QUADROS 11 e 12 de acordo com o manual da
antena da marca Alvarion.
QUADRO 11 - Especificações Rádio
Fonte: System manual Alvarion Breeze Access – 2006.
QUADRO 12 - Nível máximo de modulação recomendado pela ALVARION
Fonte: System manual Alvarion Breeze Access – 2006.
No GRAF. 1 mostra-se o comportamento da atenuação para valores de
distância que variam de 1104 a 1650 m. A curva central é a SNR médio, a curva
68
superior é o [SNR + Desvio Padrão] e a curva inferior é o [SNR – Desvio Padrão].
Deste modo podemos ver quais seriam as possíveis modulações esperadas
considerando-se uma atenuação descrita pelo modelo de shadowing, com β = 2 e
desvio padrão de 3,24 dB.
GRÁFICO 1 - Relação entre o valores de SNR e a faixa de variação devido ao desvio padrão
Nos GRAF. 2 e 3 estão mostrados os valores de modulação medidos e os limites
inferior e superior da modulação quando se considera as medidas descritas pelo
modelo de shadowing com β = 2 e desvio padrão 3,24.
SNR Calculado e Desvio padrão
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
1
1
0
4
1
1
6
0
1
2
2
0
1
2
8
0
1
3
7
0
1
5
0
0
1
6
3
0
Valores de SNR
Distância
SNR
Distância
8
7
6
5
4
3
2
1
SNR Calculado e Desvio padrão
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
1
1
0
4
1
1
6
0
1
2
2
0
1
2
8
0
1
3
7
0
1
5
0
0
1
6
3
0
Valores de SNR
Distância
SNR
Distância
8
7
6
5
4
3
2
1
69
GRÁFICO 2 - Modulação medida e limite inferior da faixa de modulação esperada
É possível observar que a maior parte das modulações medidas se encontra dentro
da faixa de modulação esperada quando se descreve a atenuação com o modelo de
shadowing com beta=2 e desvio padrão de 3,24 dB.
GRÁFICO 3 - Modulação medida e limite superior da faixa de modulação esperada
Modulação Medida X Modulação Calculada
1
2
3
4
5
6
7
8
1104 1137 1180 1220 1260 1310 1370 1460 1600 1630
Distância
Níveis de Modulação
Medido
1
2
3
4
5
6
7
8
Niveís de Modulação
Calculado
Modulação média medida
Modulação de (P-δ)
165
Modulação Medida X Modulação Calculada
1
2
3
4
5
6
7
8
1104 1137 1180 1220 1260 1310 1370 1460 1600 1630
Distância
Níveis de Modulação Medido
1
2
3
4
5
6
7
8
Niveís de Modulação
Calculado
Modulação média medida
Modulação de (P+δ)
165
70
6. CONCLUSÃO
A crescente aceitação de tecnologias de serviços móveis convém como forte
indicadora da necessidade de estudos cada vez mais aprofundados de soluções
robustas e que vai ao encontro da demanda do mercado por esses serviços.
O padrão IEEE 802.16 tem indícios bastante convincentes de que pode oferecer
inclusão à internet em regiões hoje não alcançadas pelo acesso banda larga, além
de englobar a gama de serviços propostos por tecnologias triple play (SALDANHA,
2007).
A predição da atenuação da onda eletromagnética em um enlace de rádio móvel é
fundamental para que as estimativas da intensidade média de sinal recebido sejam
efetuadas e de posse dos resultados, se possa concluir sobre a viabilidade de um
dado serviço a ser oferecido (RAMALHO, 2006).
Para este estudo, o modelo de shadowing foi utilizado para embasar o cálculo da
atenuação na propagação do sinal fazendo uso do padrão pré-WiMAX (fixo) para
WMAN operando em 5.8Ghz.
Para valores de β maiores, tem-se uma maior atenuação do sinal. Portanto, se
espera uma maior área de cobertura quando se tem uma área com maior visibilidade
como é o caso das áreas caracterizadas pelo valor de β =2. Porém, observou-se que
devido ao fato dos valores da intensidade de sinal estarem dispersos em torno de
um valor médio – descrito pelo desvio padrão – existe a possibilidade de
superposição de modulações. Dependendo do caso considerado isto pode
prejudicar a qualidade do serviço oferecido. E esta superposição acontece mais
fortemente para valores de β menores.
Faz-se necessário testes de serviços que possam servir como ponto chave a
implantação da tecnologia, tais como navegação à internet ou Voz sobre IP (VoIP), a
fim de certificar a reação da atenuação aplicada em diferentes serviços.
71
6.1. Trabalhos Futuros
As seguintes questões foram identificadas para a continuação deste trabalho:
• Análise da instabilidade do sinal mediante testes de alguns serviços
especificos para transmissão WiMAX. Nesse trabalho avaliamos de uma
forma genérica a instabilidade do sinal mediante o ambiente de propagação, o
que de certa forma poderia ser complementado com a análise de serviços tais
como VoIP e Vídeo sobre Demanda (VoD).
• Comparação ainda que via simulação entre tecnologias sem fio, a fim de
indicar a melhor alternativa de conexão focada em algum tipo de serviço.
Como por exemplo, os padrões 802.11 e 802.16 com suas variações móveis
e fixas.
• Análise de adequação tendo em vista um tipo de serviço específico e a
indicação do melhor padrão de transmissão sem fio.
7. REFERÊNCIAS
DIAS, G. N. Estudo sobre o Padrão IEEE 802.16 para Redes Metropolitanas Sem
Fio de Banda Larga. Laboratório de Redes de Alta Velocidade – RAVEL - Programa
de Engenharia de Sistemas e Computação - PESC/COPPE/UFRJ. Rio de Janeiro,
2005.
DUARTE, O. C. M. B. WiMAX X WIFI, UFRJ. 2004. Disponível em:
<http://www.gta.ufrj.br/grad/04_2/wimax/introducao.htm> Acesso em: maio 2007.
FIGUEIREDO, F. L. Fundamentos da Tecnologia WiMAX, On-Line:
http://www.cpqd.com.br, CPqD Telecom & IT Solutions, Relatório Técnico, Out.
2004. Acesso em: junho de 2007.
GASPARINI, A. F. L. Projetos para Redes Metropolitanas e de Longa Distância –
MAN, Campus e WAN Backbone Designer. 2ed. São Paulo: Erika, 2005.
GOVINDAN, N. et al. IEEE 802.16 Medium Access Control and Service
Provisioning. Intel Technology Journal. Volume 08, Issue 03. August 20, 2004.
Disponível em: < http://developer.intel.com/>Acesso em: Agosto de 2007.
LIMA, L. S., et all. “WIMAX: Padrão IEEE 802.16 para Banda Larga Sem Fio”.
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Informática. Rio
de Janeiro, 2004.
LOPES, R. M. J. Modelos e Planeamento para Redes Locais de Acesso Via
Rádio, ISEL. Lisboa, Portugal. 2004.
MATEUS, R. G.; Loureiro, A. F. Introdução à computação móvel. 11a Escola de
Computação, COPPE/Sistemas, NCE/UFRJ, 1998.
MEDEIROS, J.C.O. Princípios de telecomunicações: teoria e prática. São Paulo:
Érica, 2004.
NASCIMENTO, J. Telecomunicações. 2ª ed. São Paulo: Makron Books, 1999.
73
RAMALHO, G. R. Uma Ferramenta De Predição E Avaliação De Cobertura Para
Sistemas De Comunicação Ponto-Área. Inatel, Stª Rita do Sapucaí, 2006.
RAPPAPORT, T. S. Wireless Communications: Principles and Practice. New
Jersey: Prentice-Hall, 1996.
REGGIANNI. N. et all. Profile of the Modulation Instabilities in Different
Enviroments”, SBMO/IEEE MIT-S (IMOC) congress. Salvador, 2007.
SALDANHA, C. A. “Wimax – triple play: concepting innovative solutions for the
digital inclusion”. 4th Contecsi - International Conference on Information Systems
and Technology Management. São Paulo, 2007.
SILVA, G. V. F. Telecomunicações: sistemas de radiovisibilidade. Orientador e
revisor técnico: Ovídio César Machado Barradas. Rio de Janeiro: LTC, 1978.
SILVA, M. F. et all. Redes Sem Fio Metropolitanas Baseadas No Padrão 802.16:
Um Estudo de Caso Para Belém-PA.UFPA. Belém, 2004.
SOUZA, A. P. et all. “A Expectativa sobre a tecnologia WiMAX no Mercado de
Telecomunicações”. IV FÓRUM ABEE–EEEC/UFG, Inovação Tecnológica: Missão
do Engenheiro. Goiânia, 2006.
SOUSA, L. B. Projetos e implementação de redes: fundamentos, soluções,
arquiteturas e planejamento. 1ed. São Paulo: Érica, 2007.
TANENBAUM, A. S. Redes de Computadores. 3ed. Rio de Janeiro: Campus, 1997.
YEE, J.; Esfahani, H. P. Understanding wireless LAN performance tradeoffs,
Communication Systems Design, p. 32-35, nov. 2002. Disponível em:
<http://i.cmpnet.com/commsdesign/csd/2002/nov02/feat3-nov02.pdf> Acesso em:
maio de 2007.
74
8. BIBLIOGRAFIAS CONSULTADAS
A REVIEW OF SPECTRUM REQUIREMENTS FOR MOBILE WIMAX EQUIPMENT
TO SUPPORT WIRELESS PERSONAL BROADBAND SERVICES. White Paper
WiMAX Forum. 2004. Disponível em:<http://www.wimaxforum.org/technology/
downloads/Spectrum_Requirements_for_Mobile_WiMAX_Sept2007.pdf> Acesso em
outubro de 2007.
BUSINESS CASE MODELS FOR FIXED BROADBAND WIRELESS ACCESS
BASED ON WIMAX TECHNOLOGY AND THE 802.16 STANDARD. White Paper
WiMAX Forum. 2004. Disponível em:<http://www.wimaxforum.org/technology/
downloads/WiMAX-The_Business_Case-Rev3.pdf /> Acesso em outubro de 2007.
BRAZIL EVALUATION GROUP – IMT2000, Disponível em:<http://www.
ic.unicamp.br/~omar/IMT_Brazil-EG.htm>, Acesso em abril de 2007.
DORIA F. U. Desvio-padrão. In: Doria Filho U, editor. Introdução à bioestatística:
para simples mortais. São Paulo: Negócio Editora; 1999. p. 32-3.
FARIAS, P. C. B. Treinamento Profissional em Redes Wireless. São Paulo:
Digerati Books, 2006.
IEEE 802.16-2004. IEEE STANDARD FOR LOCAL AND METROPOLITAN AREA
NETWORKS. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems.
Disponível em:<http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.16-2004.pdf
>acesso em abril de 2007.
PRADO, E. Simplesmente o máximo: WiMAX. Revista do WiMAX, 2004.
Disponível em: <www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/colaboradores/eduardo_prado/
artigo_33.html>. Acesso em: setembro de 2007.
SILVA, Marcel William Rocha. Alocação de Canal em Redes Sem Fio IEEE 802.11
Independentes 2006 XII, 71 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc., Engenharia Elétrica,
2006) Dissertação - Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE.
OLIVEIRA, K.S.L. et all. “Avaliação do impacto da variação do ambiente nos
índices de modulação em um sistema WIMAX”, SMSI, 2007.
WIMAX’S TECHNOLOGY FOR LOS AND NLOS ENVIRONMENTS. White Paper
WiMAXForum.Disponívelem:<http://www.wimaxforum.org/technology/downloads/Wi
MAXNLOSgeneral-versionaug04.pdf />. Acesso em outubro de 2007.
WIMAX AND IMT - 2000. White Paper WiMAX Forum. 2007. Disponível em:<
http://www.wimaxforum.org/technology/downloads/WiMAX_and_IMT_2000.pdf>
Acesso em outubro de 2007.
75
WIMAX/WiBRO. General Information about the standard 802.16.
Rohde&Schwarz. Disponível em: <http://www.rohde-schwarz.com>. Acesso em:
maio de 2007.
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
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