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:: A Tecnologia WLL

José Mauricio Santos Pinheiro em 21/02/2005

 

O processo evolutivo das redes de comunicação baseadas em sistemas sem fio tem sido impulsionado principalmente pela demanda de novos serviços e pelas restrições de uso do espectro de freqüências.

Dentre os novos sistemas wireless que têm demonstrado características viáveis tecnológica e economicamente, destacamos o WLL (Wireless Local Loop, ou circuito local sem fio), que se apresenta como alternativa aos problemas enfrentados pelas empresas prestadoras de serviços de telecomunicações quando da implantação de redes de telefonia fixa com cabeamento convencional.

Evolução

O desenvolvimento da telefonia móvel celular estimulou pesquisas e o desenvolvimento de novas tecnologias. Dos telefones celulares móveis para celulares fixos foi um passo natural que começou pela instalação de telefones públicos em locais remotos que não dispunham de algum tipo de meio físico de rede para comunicação. Por exemplo, na periferia das metrópoles e ao lado de rodovias com cobertura celular móvel, temos milhares de assinantes potenciais dispersos, fato que torna economicamente inviável a implantação de uma rede de cabos para atendê-los. No entanto, com o desenvolvimento de um terminal fixo de assinante conhecido como ETA (Equipamento Terminal de assinante) e utilizando um "loop" de assinante via enlace de rádio, com antenas e transceptores semelhantes aos dos terminais móveis, foi possível dispensar a aplicação do par metálico nessas instalações e possibilitar a absorção desses novos assinantes.

Encontramos atualmente três categorias de sistemas de comunicação utilizando loop de assinante: os celulares fixos, que usam a plataforma de serviços celulares; os RLL (Radio Local Loop), desenvolvidos especificamente para o WLL, segundo uma tecnologia padrão (como, por exemplo, o DECT) e os sistemas com arquitetura e interface aérea proprietários (que não seguem nenhum padrão reconhecido).

Tecnologia WLL

A tecnologia WLL (Wireless Local Loop), também traduzida como acesso fixo sem fio, é uma tecnologia de telecomunicações que utiliza a radiofreqüência para prover a ligação de um terminal telefônico até a central de telefonia pública sem a utilização dos tradicionais pares metálicos de cobre.

Uma rede WLL é, na verdade, um acesso, via rádio, a um telefone fixo de assinante. O conceito é bastante simples: o telefone do assinante é ligado ao equipamento de rádio, que troca informações com uma estação de rádio. A estação converte os sinais de rádio em sinais compreensíveis pela central telefônica e a partir daí a chamada segue seu curso normal dentro do sistema de telefonia pública comutado.

Figura 1 – Esquema de um acesso WLL

A tecnologia WLL substitui, no todo ou em parte, os pares de cabos telefônicos utilizados na conexão do telefone do assinante até a central telefônica. É baseada em um terminal fixo que se comunica, via ondas de rádio, com a central de telefonia pública e que busca não utilizar a rede física externa (rede de cabos) para prover os mesmos serviços da rede convencional (voz, fax, dados, etc).

A base desse sistema é uma central concentradora que recebe os sinais das diversas Estações Radio Base (ERB’s) e transfere essas informações para a central telefônica WLL. Este equipamento, que recebe denominações variadas em cada sistema proprietário, localiza-se perto ou dentro da própria central telefônica ou ainda, está conectada à central pública através de sistemas de microondas ou fibra óptica.

A conexão wireless do sistema ocorre entre o concentrador (central WLL) e os assinantes individuais, que possuem, cada um deles, um circuito transceptor (transmissor + receptor) que permite que um telefone comum seja conectado ao equipamento.

A técnica empregada no WLL é uma extensão de aplicação de técnica celular utilizada para sistemas móveis no atendimento aos terminais fixos. Os blocos de equipamento do WLL são, em principio, os mesmos do sistema móvel celular, sendo que a principal diferenciação está no terminal do assinante que passou a ser fixo e alimentado por energia AC.

A arquitetura de um sistema concebido especificamente para WLL apresenta três partes: Controladora de Rádio Base (que é também a interface com a central comutadora), a Estação Rádio Base (ERB) e os terminais de assinante (ETA).

O sistema WLL tem a sua principal utilização nos sinais de rádio freqüência entre ERB’s (Estação Rádio Base) e ETA’s (Estação Terminal de Assinante). A tecnologia utilizada garante a transmissão de dados típica de 9,6Kbps até 144Kbps permitindo a oferta da RDSI-FE (Rede Digital de Serviços Integrados - Faixa Estreita) e serviços ADSL.

Faixas de freqüência

Um sistema WLL provê maior flexibilidade e re-usabilidade ao sistema telefônico, características essenciais para uma demanda crescente de serviços. Por esse motivo, as operadoras de telefonia estão adotando essa tecnologia em lugar de criarem novas redes com cabos telefônicos. Por lei, somente as empresas concessionárias (empresas oriundas da privatização do sistema Telebrás) e autorizadas (empresas-espelho) poderão utilizar equipamentos de radiofreqüência para a implantação de sistemas fixos, inerentes à exploração do Sistema de Telefonia Fixa Comutado.

As faixas de freqüências destinadas pela ANATEL para utilização pelas empresas concessionárias e autorizadas no acesso local sem fio são as seguintes:

Faixas de freqüências

Usuário das faixas

406,1 a 413,05MHz e 423,05 a 430MHz

Concessionária e autorizada

1850 a 1855MHz e 1930 a 1935MHz

Concessionária

1865 a 1870MHz e 1945 a 1950MHz

Autorizada

1910 a 1930MHz

Concessionárias e autorizada

3400 a 3410MHz e 3500 a 3510MHz

Concessionária

3440 a 3450MHz e 3540 a 3550MHz

Autorizada

Tabela 1 – Faixas de freqüências estabelecidas para serviços de acesso local sem fio

Alcance

À semelhança da telefonia celular, essa tecnologia utiliza estações Rádio Base que cobrem uma determinada área, dentro da qual são instalados os terminais telefônicos. O raio de cobertura do sistema é limitado pela propagação do sinal de RF entre a ERB e a ETA. Como informação, as faixas de freqüências liberadas para teste no Brasil oferecem perfis de cobertura máxima que variam entre 2Km a 30Km.

Para garantir a capilaridade necessária da rede, as operadoras escolhem um ponto estratégico na região que pretendem atender (um grande centro urbano, por exemplo) onde será instalada uma antena central e, em outros pontos espaçados, diversas estações repetidoras (a quantidade depende da área que se deseja atingir). Normalmente a distância entre ERB e o terminal do assinante WLL não é superior aos 10Km. Influenciam na propagação dos sinais aspectos como faixa de freqüência adotada, topografia do terreno, morfologia do ambiente, potência transmitida e tipo de antenas utilizadas.

O passo seguinte é a instalação das antenas individuais para cada grupo de assinantes (um prédio, por exemplo). A partir destes pontos a conexão é distribuída, via cabo de pares metálicos, para os assinantes.

Comparação entre WLL e Rede Convencional

Os cabos metálicos dos sistemas de telefonia convencional provêem um bom serviço, qualidade de voz e bom tráfego de dados. Porém os vários estágios da rede de cabeamento (cabos primários, cabos secundários, etc) podem oferecer problemas na transmissão, atenuações e dificuldades para a utilização de alguns serviços (Internet em banda larga, por exemplo).

Outros problemas ocasionados pelos cabos metálicos são a dificuldade no manuseio e tempo para a implantação da rede, sem contar a necessidade de mão-de-obra especializada para a instalação e manutenção da rede, mais o custo para atendimento de linhas adicionais. Com o WLL, a instalação é mais rápida, permite cobertura total e tem um custo de implantação e manutenção menores que os da rede convencional, porém, necessita igualmente de mão-de-obra especializada e bem treinada.

A tabela seguinte ilustra algumas das dificuldades encontradas na implantação tanto de um sistema WLL quanto de uma rede convencional:

Problemas

Rede convencional

Rede WLL

FENÔMENOS ATMOSFÉRICOS

POUCO AFETADO

MUITO AFETADO

MÃO-DE-OBRA ESPECIALIZADA

NECESSÁRIO

NECESSÁRIO

MANUTENÇÃO DO SISTEMA

MUITO NECESSÁRIO

NECESSÁRIO

CUSTO DE INSTALAÇÃO

ALTO

MÉDIO

CAPACIDADE DE EXPANSÃO

LENTA

RÁPIDA

Tabela 2 - Dificuldades encontradas na rede convencional e rede WLL

Outra importante diferença entre os sistemas WLL e a rede convencional está na capacidade de expansão. A figura seguinte apresenta um gráfico comparativo entre os custos (em dólares) de implantação de sistemas wireless e sistemas baseados em par metálico (rede convencional).

Figura 2 - Evolução de custos entre rede wireless e rede convencional

Vantagens e desvantagens

No caso de uma rede de telefonia convencional, a implantação da infra-estrutura externa, que compreende a construção de galerias, instalação de postes e cabos e conexão dos aparelhos telefônicos, consome 75% do tempo do projeto, sendo que 25% do tempo inicial ficam reservados à coleta de dados e projeto executivo de rede, necessários ao início das atividades de construção. Os restantes 50% desse tempo, destinam-se ao planejamento das rotas dos cabos e obras civis necessárias.

O WLL independe de aberturas de valas e de outras obras civis para sua instalação tendo, portanto, um período de implantação consideravelmente menor que a telefonia convencional. Este sistema pode, também, iniciar sua operação com uma pequena quantidade de assinantes e ser progressivamente ampliado. Além disso, por entrar em operação mais rapidamente, permite às empresas um tempo de retorno do investimento melhor em relação ao sistema com cabeamento convencional.

Na prática, as redes convencionais tornam-se viáveis quando há pelo menos 100 assinantes por quilômetro quadrado (média mundial). Contudo, essa rede não é sensível às variações de procura por serviços, ou seja, se a população de uma determinada área mudar de perfil, por exemplo, optar por serviços via web, de modo a cair a procura por serviços telefônicos, esse fato vai levar a uma rede com capacidade ociosa. A infra-estrutura do WLL, por sua vez, pode se adaptar rapidamente ao novo perfil desses assinantes.

Como desvantagens que a tecnologia WLL ainda apresenta podemos citar:

  • Restrição de faixa de operação por usuário;
  • Indefinição de faixas especiais para uso com WLL;
  • Falta de padronização internacional;
  • Poucos sistemas aplicados ao WLL;
  • Existência de sistemas proprietários.

Uma outra desvantagem operacional é que o terminal telefônico atendido por WLL perde uma funcionalidade importante: a alimentação à distância (ou tele-alimentação). Um telefone convencional funciona mesmo quando há interrupção dos serviços de energia elétrica, permitindo, inclusive, reclamar à empresa de eletricidade. Quando usamos o rádio, não podemos mais ter essa tele-alimentação a partir da central garantindo o funcionamento ininterrupto do telefone. Para que isso ocorra, as ETA's devem possuir módulo de suprimento de energia alimentado pela rede elétrica local e uma bateria para sua alimentação durante as interrupções no suprimento de energia da concessionária local.

Conclusão

Existem ainda alguns desafios a serem superados para a consolidação dos sistemas baseados na tecnologia WLL, entre eles podemos destacar a falta de padrões internacionais e a inexistência de faixas de freqüências específicas para operação dos sistemas.

Com o crescimento constante das redes de comunicação e, em conseqüência, do tráfego de dados, os fornecedores de sistemas de WLL buscam oferecer novas alternativas para garantir o aumento e a segurança desse tráfego, inclusive introduzindo modificações, tais como comutação por pacotes e o aumento na largura de faixa dos canais.

José Maurício Santos Pinheiro
Professor Universitário, Projetista e Gestor de Redes, 
membro da BICSI, Aureside e IEC.

Autor dos livros:
 
· Guia Completo de Cabeamento de Redes ·
· Cabeamento Óptico ·
· Infraestrutura Elétrica para Redes de Computadores
·
· Biometria nos Sistemas Computacionais - Você é a Senha ·

E-mail: jm.pinheiro@projetoderedes.com.br

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