Cidade Digital: A boa novidade é a adoção Wi-Fi Mesh
Mauricio Williamson (*)
Atualmente os principais fabricantes de equipamentos de banda larga sem fio (wireless) têm como finalidade atender as necessidades dos provedores de serviço de internet, redes municipais wireless, empresas de segurança e outros, além de entregar serviços tais como acesso à internet na última milha, Voz sobre IP (VoIP), hotspots, câmeras de segurança e outras aplicações similares sem fio.
Eles estão procurando e desenvolvendo alternativas que possam entregar banda larga necessária sobre uma área de cobertura a custo baixo, possibilitando que investidores de menor porte (especialmente municípios brasileiros) possam participar neste mercado, como também ter uma rentabilidade previsível e um retorno seguro do seu investimento.
Para alcançarem este objetivo, é necessário primeiramente resolver o problema da atenuação do sinal de radiofrequência, que impõe restrições no que se refere à capacidade da distribuição da banda em relação à extensão da cobertura a custos baixos.
O exemplo clássico para resolver esta questão é a adoção da topologia ponto-a-multiponto que fornece alta capacidade de atendimento para os usuários finais, mas com baixa capacidade de cobertura às grandes distâncias.
Por outro lado, para resolver o problema da degradação do sinal em topologia ponto-a-ponto, pode-se aplicar a topologia ponto-a-multiponto que atende aos requisitos de proximidade e aumento a capacidade de distribuição da banda. Entretanto, este procedimento aumenta significativamente o custo de implementação.
Portanto, para decidir qual a melhor alternativa topologia de rede em projetos de Cidade Digital, normalmente, o caminho é conceituado através da seguinte expressão: ”Custo, Cobertura, Capacidade – escolha um dos três”. Sabemos que, na utilização de banda larga em redes sem fio, existem determinadas combinações:
- Baixo custo e longa cobertura, mas baixa capacidade de banda larga.
- Baixo custo e alta capacidade de banda larga, mas baixa cobertura.
- Alta cobertura e capacidade de banda larga, mas com baixo custo.
A solução encontrada por alguns dos fabricantes antes da homologação do protocolo IEEE 802.11s (WiMesh) é a implantação do protocolo de sincronismo na camada MAC do protocolo 802.11/CSMA/CA.
Entretanto, não só a utilização do protocolo de “sincronismo”, mas também a utilização de antenas direcionais de alto ganho que possibilitam, de forma dinâmica, um link com a topologia ponto-a-multiponto para atendimento de determinados tipos de equipamentos, bem como link com topologia ponto-a-ponto de longa cobertura para outros tipos de estações.
Esta solução do protocolo de sincronismo não representa simplesmente um repetidor de sinal - o que resultaria no mau uso e no desperdício da capacidade do espectro -, mas sim um protocolo de sincronismo que coordena e sincroniza as transmissões para maximizar a capacidade da banda de rede.
Esta alternativa proposta de coordenação e alinhamento das antenas direcional de alto ganho pode modificar o que se espera das redes wireless. Isto porquê:
a) Cobertura: para aumentar a cobertura da área servida por cada célula da rede, a solução utiliza a combinação de antenas direcional de alto ganho e multissaltos proporcionada pela a introdução da topologia Mesh [ver Wi-Mesh] para cada estação da rede.
b) Capacidade: a solução foi especialmente desenvolvida para tornar mais eficiente a disponibilidade do espectro baseada na topologia Mesh [ver Wi-Mesh]. Isto significa que a topologia Mesh e os links direcionais são vistos como um conjunto único, onde a solução permite links múltiplos, mas utilizando a mesma frequência para a transmissão com autointerferência limitada através do protocolo de sincronismo distribuído. O benefício vem através de um ótimo reuso do espectro para cobrir maior área de cobertura e o tempo da antena (por segundo).
c) Custo: com as vantagens mencionadas acima em relação à cobertura e à eficiência do espectro, uma boa parte da banda pode ser propagada para um simples ponto. Quando combinadas às outras características da solução, estas conduzem à redução de custos significativos, no qual abordamos abaixo:
- a extensão de multissaltos reduz o custo da infraestrutura.
- a integração do backhaul e a estação base reduzem o capital inicial do investimento
- A descoberta automática do posicionamento das antenas através de GPS reduz os custos de mão-de-obra na instalação da infraestrutura.
Assim, todos os equipamentos voltados para infrainstrutura de rede wireless são limitados pelas leis da física, mas as inovações das soluções podem ajudar a minimizar alguns problemas fundamentais. Esta solução alavanca a discussão do uso de antenas direcionais de alto ganho para o aumento da capacidade de cobertura, mas através do compartilhamento entre antenas, associado à economia de custo no uso de sistema de antenas onidirecionais.
Com essas inovações, fica mais fácil redefinir o conceito de banda larga wireless para: “cobertura, Capacidade e Custo: escolha qualquer das três”.
(*) Mauricio Williamson é engenheiro elétrico pela USP, com mestrado em Redes de Computadores – Protocolos pela Universidade da Califórnia e doutorado em Robótica pela Universidade de Princeton, e é consultor de projetos de Cidades Digitais.
Data: 27 de janeiro de 2009
