Guia Completo sobre o Protocolo IEEE 802.16

IEEE 802.16

Nome: Vinicius Carlos Veronez

Evolução do MMDS para o LMDS

Pergunta: O sistema MMDS (Multipoint Microwave Distribution System) foi criado para transmissão de TV por assinatura e adaptado para transmissão de dados. Entretanto, foi substituído pelo sistema LMDS (Local Multipoint Distribution System). Qual o principal motivo para esta substituição?

R: O sistema MMDS oferecia uma largura de banda muito limitada.

Características do Sistema MMDS

Pergunta: Quais as principais características do sistema MMDS usado para transmissão sem fio?

R: Suas principais características são:

• Uso de antenas direcionais;
• Taxa de transmissão (máximo de 27 Mbps) dependente da frequência;
• Necessidade de autorização da ANATEL (no Brasil) para frequências altas visando taxas de 1 Gbps;
• Alcance variável conforme o ganho da antena (18 dB – 25 km / 24 dB – 50 km);
• Amplo uso em sistemas de TV por assinatura.

Relação entre LMDS e IEEE 802.16

Pergunta: Qual a relação entre o sistema LMDS e o padrão IEEE 802.16?

R: O IEEE instituiu o método LMDS no padrão 802.16 para eliminar incompatibilidades entre concessionárias, permitindo o uso em telefonia digital, acesso à Internet, conexão de LANs remotas e difusão de TV e rádio.

Aplicações do IEEE 802.16

Pergunta: Além do acesso à Internet, que outras formas de utilização do padrão IEEE 802.16 foram previstas?

R: Telefonia digital, conexão de LANs remotas, difusão de TV e rádio, entre outras aplicações.

Arquitetura de Protocolos

Pergunta: Descreva as camadas inferiores da pilha de protocolos do IEEE 802.16.

R: Consultar Figura 6.20, página 38.

Subcamadas do Protocolo

Pergunta: Descreva as funções de cada subcamada do protocolo IEEE 802.16.

• Subcamada de Segurança: Gerencia criptografia, descriptografia e chaves.
• Subcamada MAC: Contém os protocolos principais.
• Subcamada de Convergência: Define a interface para a camada de rede, substituindo a subcamada LLC.

Segurança no IEEE 802.16

Pergunta: Por que foi incluída a subcamada de segurança na camada de enlace?

R: Para realizar o controle de criptografia e gerenciamento de chaves, dado que o ambiente de atuação do protocolo é altamente exposto.

Propagação e Antenas

Pergunta: Qual a consequência prática da propagação em linha reta das ondas de alta frequência?

R: A estação base pode utilizar várias antenas em uma mesma torre, cada uma apontando para um setor diferente, sem que haja interferência mútua entre os sinais.

Modulação e Atenuação

Pergunta: Por que são usadas diferentes técnicas de modulação?

R: Devido à forte atenuação do sinal em altas frequências e à queda de potência com a distância, o objetivo é garantir diferentes formas de transmissão conforme o alcance.

Desempenho por Distância

Pergunta: O esquema de modulação atende plenamente os objetivos de distância?

R: Não, pois as estações mais próximas da antena são beneficiadas com taxas de transmissão superiores.

Gestão de Tráfego

Pergunta: Como o protocolo atende às diferentes necessidades de tráfego (telefonia, internet, etc.)?

R: O protocolo adota esquemas flexíveis de alocação de frequências e classes de serviço negociadas durante a conexão.

Alocação de Frequências

Pergunta: Quais os esquemas de alocação de frequências usados?

• FDD: Divide a frequência em faixas distintas para downstream e upstream.
• TDD: Técnica full-duplex em canal half-duplex, usando a mesma frequência para transmissão e recepção em tempos distintos.

Funcionamento do TDD

Pergunta: Descreva o esquema TDD.

R: O tempo é dividido em quadros de duração fixa, subdivididos em slots. Os primeiros slots são reservados para downstream e os últimos para upstream.

Tempo de Proteção

Pergunta: Para que serve o tempo de proteção no TDD?

R: Para permitir que as estações alternem entre os estados de transmissão e recepção.

Gerenciamento de Slots

Pergunta: Como é informado o uso dos slots no TDD?

R: Através de mapas de downstream e upstream contidos nos subquadros, que indicam quais slots estão ocupados ou livres.

Qualidade de Serviço (QoS)

Pergunta: Quais são as quatro classes de serviço (QoS)?

• Serviço de taxa de bits constante;
• Serviço de taxa de bits variável de tempo real;
• Serviço de taxa de bits variável de tempo não real;
• Serviço de melhor esforço.

Detalhes das Classes de Serviço

• Taxa de bits constante: Destinada a voz não compactada, com dados enviados em intervalos fixos.
• Taxa de bits variável (tempo real): Para aplicações de tempo real com largura de banda variável; a estação base realiza polling periódico.
• Taxa de bits variável (tempo não real): Para aplicações pesadas sem exigência de tempo real, como transferência de arquivos.
• Melhor esforço: Para serviços que não se encaixam nas outras classes; utiliza disputa por slots com algoritmo de recuo binário exponencial.