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REDES SEM FIO VISO GERAL CARLOS H. LEUCHTENBERGER
UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS - UNISINOS CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS CURSO DE INFORMTICA - ANLISE DE SISTEMAS
REDES SEM FIO VISO GERAL
CARLOS HENRIQUE LEUCHTENBERGER
PROF. ORIENTADOR CANDIDO FONSECA DA SILVA
SO LEOPOLDO, NOVEMBRO DE 2000
AGRADECIMENTOS
Quero
prestar
aqui
minha
gratido
minha
famlia,
namorada, aos meus amigos, professores e principalmente ao meu orientador. Todos contriburam de alguma forma para que eu tivesse xito no s neste trabalho, como em toda minha jornada acadmica.
SUMRIO
RESUMO .......................................... 8 ABSTRACT ........................................ 9 INTRODUO ..................................... 10 11.1 1.2 1.3
WIRELESS REDES SEM FIO ................. 12Pontos de Acesso................................. 15 CSMA/CA.......................................... 17 Roaming.......................................... 19
22.1 2.2
TECNOLOGIAS DE COMUNICAO WIRELESS ...... 21Modelo bsico do sistema de telefonia celular.... 23 AMPS Advanced Mobile Phone System.............. 26
2.2.1 Sigilo e Segurana. ........................ 28 2.2.2 Robustez quanto a interferncia e fading. 29 2.3 TDMA Time Division Multiple Access............. 29
2.3.1 Sigilo e segurana ......................... 31 2.3.2 Rudos, interferncia e fading ........... 31 2.3.3 Problemas .................................. 32 2.4 CDMA Code Division Multiple Access............. 33
5
2.4.1 Vantagens da tecnologia CDMA ............... 36 2.4.2 Desvantagens da tecnologia CDMA ............ 39 2.5 GSM Global System for Mobile Communication..... 39
2.5.1 Vantagens da tecnologia GSM ................ 42 2.5.2 Aspectos de segurana ...................... 42 2.5.3 Desvantagens da tecnologia GSM ............. 44 2.6 WLL Wireless Local Loop........................ 44
2.6.1 Funcionamento Bsico ....................... 45 2.6.2 Vantagens da tecnologia WLL ................ 46 2.6.3 Desvantagens da tecnologia WLL ............. 48
33.1 3.2 3.3 3.4
PROTOCOLO WAP ............................ 50O que WAP...................................... 51 Quem definiu o WAP............................... 52 Benefcios do uso do WAP......................... 53 Arquitetura do Protocolo......................... 53
3.4.1 Descrio do modelo WAP .................... 53 3.4.2 Os Componentes da Arquitetura WAP .......... 56 3.5 Comparativo: WEB X WAP........................... 66
3.5.1 Como funciona o acesso por WWW ............. 66 3.5.2 Como funciona o acesso por WAP ............. 69 3.6 Aspecto de segurana do protocolo WAP............ 72
3.6.1 Como funciona a segurana .................. 73 3.7 3.8 Desvantagens do Protocolo WAP.................... 75 COMENTRIO....................................... 78
44.1
APLICABILIDADE ........................... 81Ponto de Acesso.................................. 83
6
4.2 4.3
Relao Custo x Benefcio........................ 87 Segurana........................................ 88
CONCLUSO ...................................... 89 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ..................... 91
LISTA DE FIGURAS
Figura Figura Figura Figura Figura
1: 2: 3: 4: 5:
Figura 6: Figura 7: Figura 8: Figura 9: Figura 10: Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 20:
Figura 21:
Exemplo de uma clula ......................... Exemplo de clulas sobrepostas ................ Exemplo para evitar coliso ................... Exemplo de sobreposio de clulas ............ Exemplo da diviso da Faixa de Freqncia, bandas A e B .................................. Modelo bsico da Telefonia Celular ............ Mostra como as clulas so ligadas ao MTSO e este ao sistema pblico normal de telefonia. .. Exemplo da diviso do canal por TDMA .......... Exemplo da diviso do canal por CDMA .......... Exemplo do funcionamento bsico da Tecnologia GSM ........................................... Exemplo do funcionamento bsico de um WLL ..... Exemplo da pilha WAP .......................... Exemplo de transaes classe 0 ................ Exemplo de transaes classe 1 ................ Exemplo de transaes classe 2 ................ Exemplo de acesso por WWW ..................... Exemplo de acesso por WAP ..................... Exemplo de segurana do Modelo WAP ............ Planta baixa das salas de aula ................ Conexo dos pontos de acesso rede j existente ..................................... rea de cobertura do ponto de acesso ..........
16 16 18 20 22 25 28 30 34 43 46 56 62 62 63 68 69 75 83 84 86
RESUMO
Este
Trabalho
de
Concluso
aborda
tecnologias
na
comunicao sem fio (wireless) e o protocolo WAP (Wireless Application Protocol). Aborda, tambm, a comunicao atravs da tecnologia WLL (Wireless Local Loop) e sua aplicao num campus, como alternativa rede fsica em fibra ptica.
Na abordagem do protocolo WAP, a pilha do protocolo est dividida, em um contexto anlogo ao dos nveis de
camadas do Modelo OSI, onde cada nvel possui um protocolo especfico para cada funo.
A comunicao por WLL mostrada como uma alternativa para colocar os usurios das salas de aula da Universidade em rede, sem a necessidade de ficarem presos a fios.
ABSTRACT
This work is about some technologies in the wireless communication and the WAP (Wireless Application Protocol). It talks about the communication with the WLL technology (Wireless Local Loop) and its application in a campus, as an alternative to the physic network in optic fiber too.
The
levels
of
the
protocol
are
exposed
in
an
way
similar to according to the layers levels of Model OSI, where each level has a specific protocol to each function.
The communication by WLL is shown as an alternative to put the university classrooms users in network, without the need to be prisoner of wires.
INTRODUO
O
Trabalho
de
Concluso
(TC),
tem
como
objetivo
apresentar algumas tecnologias emergentes na comunicao sem fio (wireless), Mobile dentre Phone as quais a pode-se TDMA citar (Time a AMPS
(Advanced
System),
Division
Multiple Access), a CDMA (Code Division Multiple Access), a GSM (Global System for Mobile Communications) e tambm
abordar o protocolo WAP (Wireless Application Protocol).
Com a explanao das tecnologias e do protocolo WAP, ser abordada WLL uma opo para comunicao Loop), de dados, via uma
tecnologia
(Wireless
Local
considerada
tecnologia nova em relao s j existentes no mercado.
O TC tambm aborda a aplicabilidade da tecnologia WLL em um campus. Ser mostrado como a utilizao do WLL pode ser uma alternativa fibra tica, para aplicaes em banda
11
larga
sem
perda
na
qualidade
de
transmisso,
como,
por
exemplo, em uma vdeo conferncia nesse campus, ou ainda, uma vdeo conferncia entre Universidades em MAN (Redes
Metropolitanas).
1
WIRELESS REDES SEM FIO
A comunicao sem fio surgiu da necessidade de conexo em situaes difceis, tais como acidentes geogrficos
(florestas, montanhas, pntanos, etc.), lanamento de cabos em congestionadas reas urbanas ou montanhosas, e outras.
No
contexto
da
evoluo
das
Telecomunicaes,
a
comunicao sem fio (wireless), a rea que apresenta um maior crescimento nestes ltimos anos. A telefonia celular est superando as expectativas, e por certo, contribuir para um nmero maior de pessoas ligadas Internet [UFRJ].
Esse crescimento pode ser evidenciado atravs de trs geraes tecnolgicas, em menos de duas dcadas, conforme citado abaixo:
13
Primeira Gerao:
Est baseada em tecnologia analgica e foi desenvolvida na dcada de 70. Os sistemas tpicos dessa gerao, mais difundidos nos Estados Unidos e nas Amricas, so conhecidos como AMPS (Advanced Mobile Phone Systems);
Segunda Gerao:
A partir do final dos anos 80, as tecnologias digitais comearam a se difundir no mercado da telefonia celular por meio das tcnicas TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Esta Multiple ltima Access) foi e e a foi GSM (Global System
Mobile). digital
(GSM),
primeira
tecnologia pelos
operando
comercialmente
desenvolvida
pases europeus.
A principal caracterstica dessa segunda gerao o conjunto aumento dos servios de de voz e dados por digitais, clula, com alm um de
significativo
assinantes
aprimorar a qualidade e segurana dos servios.
14
Terceira Gerao:
Finalmente,
em
meados
da
dcada
de
90,
surgem
os
sistemas de terceira gerao. So sistemas de comunicao pessoais segundo um conceito de mobilidade e universalidade, em termos de tempo, espao e servios [TDS2].
A
soluo
wireless,
bastante
interessante
para
usurios que necessitem de mobilidade ou para montagem de salas de treinamento ou palestra em locais sem a infraestrutura de redes. Como as placas de rdio e antenas no ocupam espao e no exigem a nenhum tipo de dispositivo de energia
adicional,
basta
existir
infra-estrutura
eltrica na sala para instalar-se um conjunto de micros em rede.
Em
locais
de
difcil
acesso
ou
em
locais
onde
o
cabeamento tradicional de rede no pode ser instalado, salas de reunio ou auditrios, a implementao de redes
wireless, complementando o cabeamento tradicional, passa a ser uma soluo alternativa para as organizaes [OWLS].
15
1.1
Pontos de Acesso
Basicamente a telefonia mvel est estruturada sobre um conjunto de canais de rdio freqncia definidos e uma
Estao Rdio Base (ERB), numa determinada rea geogrfica limitada, que tem como denominao, clula.
Todo
o
trfego
de
rdio
freqncia
dentro
dessas
clulas direcionado pelo equipamento de gerenciamento de trfego central, conhecido como ponto de acesso (access point). Mas os recursos de cada clula vo depender do tipo de rede atendida [NECC].
Uma clula bsica composta por um ponto de acesso e suas estaes associadas. O nmero total de equipamentos suportados por uma clula depende da carga de trfego, mas uma clula pode suportar entre 50 e 200 equipamentos,
dependendo do congestionamento da clula [ZDN1].
16
Figura 1:
Exemplo de uma clula
Em
uma
rea
que
compreende
vrios
pontos
de
acesso
conectados mesma rede, as reas de cobertura das vrias clulas so ditas sobrepostas. A cobertura sobreposta
importante em redes de rdio freqncia, uma vez que os usurios com estaes de trabalho portteis podem se
movimentar com liberdade entre as clulas sobrepostas, tendo
sua conexo mantida pelo sistema sem fio [ZDN2].Figura 2: Exemplo de clulas sobrepostas
17
1.2
CSMA/CA
O
protocolo
CSMA
(Carrier
Sense
Multiple
Access)
procura evitar as constantes colises nas transmisses. Uma das variaes desse protocolo o CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance).
O CSMA/CA procura evitar a coliso ao invs de detectar a mesma, o que seria difcil em rdio freqncia.
A camada MAC opera junto com a camada fsica. A camada fsica usa um algoritmo chamado clear channel assessment (CCA) para determinar se o meio est livre. Se o canal for considerado livre por uma quantidade de tempo igual ou maior do que o Distributed Inter Frame Space (DIFS), a estao pode transmitir [NECC], [ITC1].
Um problema que pode ocorrer o da figura abaixo. Supondo que as estaes A, B e C esto se comunicando por wireless, mas entre A e C existe um obstculo. Se A
estiver mandando dados para B, C pode escutar o meio fsico
A
B
C
18
e concluir que no h transmisso para B.Figura 3: Exemplo para evitar coliso
O protocolo CSMA/CA permite minimizar a coliso usando request to send (RTS), clear-to-send (CTS) e data and
acknowledge (ACK). Este mtodo evita, na maioria das vezes, o problema exposto na figura acima, pois no RTS vem inclusa a durao da mensagem. Se ocorrer, por exemplo, das estaes A e C mandarem RTS para B ao mesmo tempo, a estao B s ir responder aguardando. (CTS) para uma delas. A outra ento fica
importante salientar que essa tcnica no garante a entrega correta dos quadros (podem ocorrer colises). Assim, uma estao, aps transmitir um quadro fica aguardando
(timeout) um aviso de recebimento (que deve ser enviado pela estao de destino), que o envio ocorreu com sucesso. Se o aviso de recebimento no chegar em tempo hbil, a estao origem retransmite o quadro, o que pode gerar colises na transmisso [TWLA], [LTBL].
19
1.3
Roaming
O roaming uma caracterstica tpicas dos sistemas de comunicao wireless; assegura que qualquer usurio mvel que estiver utilizando a tecnologia possa transitar entre as clulas sem perder a conexo.
A cobertura sobreposta importante em redes de rdio freqncia, uma vez que estende o seu alcance. Os usurios que possuem estaes com de trabalho entre as portteis clulas podem se
movimentar,
liberdade,
sobrepostas
tendo sua conexo mantida pelo sistema sem fio [NETP].
Essa liberdade de movimento dentro das redes sem fio chamado de roaming.
O
roaming
transparente
para
o
usurio.
A
comunicao permanece ativa mesmo que o usurio passe de uma clula para outra; no entanto, dependendo das condies de trfego, pode haver atrasos momentneos da transmisso
20
[3COM].
Figura 4:
Exemplo de sobreposio de clulas
Considerando
que,
aqui
no
Brasil
foram
definidos
a
faixa de 1.800 MHz e o uso da tecnologia GSM (Global System for Mobile Communications) para a nova banda C, pergunta-se como ficar o roaming nacional e internacional?
Para garantir o roaming nacional/internacional, ser necessrio trocar (adaptar) os atuais terminais para uma tecnologia hbrida GSM/TDMA e GSM/CDMA, a fim de manter as facilidades j existentes [ANAT].
Essa
deciso,
a
princpio,
parece
no
ser
a
mais
correta, mas com essa mudana, o governo pretende aumentar a concorrncia no mercado. provvel que essa mudana dever implicar em um aumento no custo do aparelho e a
obrigatoriedade de utilizao da banda C para os usurios.
2
TECNOLOGIAS DE COMUNICAO WIRELESS
A telefonia celular no Brasil comeou com o sistema analgico, mais conhecido como AMPS, e que ser abordada no item 2.2 deste captulo. Mais tarde, com a expanso da
demanda passou-se a utilizar o Expansive AMPS (E-AMPS).
Com
a
abertura
de
mercado
de
telefonia
mvel,
o
espectro de freqncia foi dividido inicialmente em duas bandas:
Banda A (825.03-834,99 MHz), abrangendo canais de 1 a 333, com uma faixa expandida (824,04-825,00 MHz), abrangendo os canais de 991 a 1023. Banda B (835,02-844,98 MHz), abrangendo canais de 334 a 666, com uma faixa expandida (846,51-848,97 MHz), abrangendo canais de 717 a 799.
22
A figura abaixo, mostra como est a diviso da faixa de freqncia para as bandas A e B, no Brasil.
FAIXA DE FREQNCIA
40 Mhz Rx: ERB A 825,03 B Tx: ERB A 870,03 B
Banda A991 1023 1
Banda A333 334 91 835,02
Banda B666 667
Banda A716 717
Banda B799
824,04
825,00
825,03
834,99
844,98
845,01
846,40
846,51
848,97
Poro Expandida 33 canais de voz
333 canais 1-312 de voz 313-333 de controle
333 canais 334-354 de controle 355-666 de voz
Poro Expandida 50 canais de voz
Poro Expandida 83 canais de voz
Distncia entre canais: 30KHz
Figura 5:
Exemplo da diviso da Faixa de Freqncia, bandas A e B
No
ms
de
junho
de
2000
foram
definidos,
aqui
no
Brasil, a faixa de freqncia de 1.800 MHz para a banda C e o uso da tecnologia GSM, uma tecnologia europia e asitica, e que tambm ser com abordada isso, no decorrer em deste todo o captulo. pas a
Pretende-se,
assegurar
possibilidade de se dispor de uma plataforma digital, alm de aumentar a competitividade no setor [PLANCEL].
23
2.1
Modelo bsico do sistema de telefonia celular
Todo tecnologia partes:
sistema
de
telefonia composto
celular,
independente por 3
da
adotada,
basicamente
(trs)
A. Estao Mvel (EM);
Principais funes:
prover interface entre usurio e o sistema; codificar/decodificar sinais de udio em sinais de RF; responder a comandos enviados pelo sistema; alertar o usurio sobre chamadas recebidas; alertar chamadas. o sistema sobre tentativas de originar
B. Estao Rdio Base (ERB);
Principais funes:
prover interface de rdio entre as EMs e o sistema;
24
codificar/decodificar udio; controlar cobertura; verificar
sinais
de
RF
em
sinais
de
e
informar
as
EMs
em
sua
rea
de
e
informar
a
qualidade
de
sinal
das
chamadas sobre o seu controle; verificar e informar a entrada em operao de novas EMs sob o seu controle; responder aos comandos solicitados pela CCC.
C. Central de Comutao e Controle (CCC);
a parte mais importante num sistema de comunicao mvel, pois ela a responsvel pela coordenao de todas as funes ligadas ao estado das chamadas e ao sistema.
Principais funes:
realizar
o
enlace
entre
a
rede
telefnica
e
o
sistema mvel; comunicar-se celulares;
com
outros
padres
de
sistemas
de
25
controlar as ERBs; monitorar e controlar as chamadas; interligar vrias ERBs ao sistema; supervisionar o estado do sistema; comutar e controlar o handoff de sistemas; administrar o sistema.
Na figura abaixo, o modelo bsico da telefonia celular.
Modelo bsico da Telefonia Celular
Transmisso dados e voz
Laptop
Laptop
Estaes MveisERB Telefonia FIXA Laptop
Telefonia FIXA Rede Pblica CCC
Telefonia FIXA
Laptop
Transmisso dados e voz
ERB Laptop
Estaes Mveis
Laptop
Figura 6:
Modelo bsico da Telefonia Celular
26
Cada demais,
componente formando um
desse
sistema
se
comunica de
com
os
sistema
completo
comunicao
wireless.
As ERBs,
estaes que por
mveis sua vez
comunicam-se realizam o
diretamente enlace com
com o
as
CCC,
utilizando meios de transmisso de voz e dados codificados.
Uma ERB s troca dados com uma nica CCC, enquanto que uma CCC comunica-se com vrias ERBs, e tambm, fica a cargo da CCC fazer a conexo com a rede pblica de outras CCCs [PLANCEL].
2.2
AMPS Advanced Mobile Phone System
O AMPS a tecnologia mais antiga e mais difundida no sistema celular analgico nos EUA. Foi desenvolvida pelo Bell Labs, no incio dos anos 80.
A
tecnologia
totalmente
analgica,
baseando-se
em
multiplexao de freqncia (FDM)em rdio freqncia de 30 kHz, na banda celular tpica dos canais de voz da rede
27
telefnica fixa. Tem uma capacidade mxima duplex por clula, podendo ser aumentada
de
58
canais de um
atravs
esquema de transmisso por setores, tambm conhecido como setorizao espacial, isso acontece quando so colocadas 3 antenas direcionais com orientao de 120 graus entre elas.
Cada estao rdio-base conectada ao Mobile Telephone Switching Office (MTSO) local. MTSOs esto interligados
entre si e rede telefnica convencional. A localizao e identificao dos usurios feita atravs do Home Location Register HLR, que est gravado em um banco de dados nico, existindo estaes bases mes dos usurios [RBST].
Quando
um
assinante
mvel
muda
de
uma
clula
para
outra, ele passa a ter suas informaes armazenadas como Visitor Location Register VLR, sendo tratado como um
roamer na nova clula. Como se pode observar na figura a seguir, esse controle fica a cargo do MTSO [LCDU], [SOAR].
28
Estrutura Funcional
MTSO
Rede de Telefonia Pblica
Figura 7: Mostra como as clulas so ligadas ao MTSO e este ao sistema pblico normal de telefonia.
2.2.1
Sigilo e Segurana.
um dos pontos fracos da tecnologia AMPS, pois um simples receptor de rdio amador pode facilmente captar e escutar os sinais de udio que esto sendo transmitidos no canal celular qualquer. Isso se deve, basicamente, ao fato de ser uma tecnologia analgica.
29
2.2.2
Robustez quanto a interferncia e fading.
O controle rgido de potncia de transmisso em cada canal, o nico mecanismo adotado pela tecnologia AMPS para minimizar o problema de interferncia.
O problema mais srio, constatado em reas urbanas ou terrenos muito acidentados, e conhecido como multi-path. Teoricamente existe apenas um caminho entre o mvel e a estao base; porm, em reas urbanas ou terrenos
acidentados devido a reflexes, o sinal chega ao receptor com diferentes atrasos, o que pode causar atenuao
significativa do sinal, o chamado fading [LCDU], [SOAR].
2.3
TDMA Time Division Multiple Access
O Acesso Mltiplo por Diviso de Tempo (TDMA), uma tecnologia de telefonia celular de segunda gerao e alta capacidade, sendo uma das mais utilizadas no mundo. Tem como funcionalidade transformar sinais analgicos de voz em dados digitais e aumentar em trs vezes a capacidade de
atendimento a usurios em relao a tecnologia analgica,
30
pois
a
transmisso
feita
em
rajadas
uniformemente
espaadas no tempo.
O TDMA subdivide cada canal AMPS (Advancad Mobile Phone System) em trs canais TDMA, onde utiliza 30 KHz de
freqncia, conforme figura abaixo ilustrada.
Tempo 30 KHz
Freqncia
Figura 8:
Exemplo da diviso do canal por TDMA
Os slots de tempo podem ser alocados por demanda para diferentes usurios, segundo uma prioridade. Dessa forma
compartilha-se melhor o espectro e se tem um aumento na capacidade do sistema [RBST].
A estrutura do TDMA semelhante ao sistema analgico AMPS, porm com a incluso de outra entidade, chamada de IWF (Interworking Function), responsvel pela interoperabilidade da rede celular, tendo como funes:
31
converter o sinal analgico em digital digital em analgico; sincronizar canais de acesso; identificar e converter protocolos;
ou sinal
2.3.1
Sigilo e segurana
Em aliado,
relao j que
a a
segurana
a
digitalizao dos dados
um
forte
criptografia
facilmente
oferecida com um servios pelas RCTM (Redes Celulares de Telefonia Mvel).
2.3.2
Rudos, interferncia e fading
O TDMA trabalha com a digitalizao da voz atravs de um vocoder (dispositivo de codificao de voz).
Essa digitalizao faz com que ele tenha encapsulado facilidades inerentes ao controle do sistema, podendo ser implantados algoritmos para a deteco e correo de erros, para melhorar a qualidade do servio.
32
O
interleaving
(espelhamento
de
bits)
no
tempo,
segundo uma seqncia j identificada, serve para manter uma continuidade da mensagem, tendo como principal funo evitar o fading (desaparecimento do sinal), facilitando a
recuperao da mensagem, j que os bits perdidos no so contnuos [LCDU].
2.3.3
Problemas
Uma das desvantagens do TDMA que cada usurio tem um slot de tempo predefinido. Entretanto, usurios mudando de uma clula para outra, no possuem ainda um slot de tempo predefinido, e com isso, se todos os slots da clula
estiverem ocupados a ligao ser desconectada.
Nos
sistemas
de
telefonia
celular
TDMA,
enquanto
ocupados uma faixa de freqncia ou um slot de tempo durante uma chamada, mesmo que o usurio no esteja falando, aquele canal no poder ser utilizado por outro usurio, a no ser atravs da utilizao de elaboradas tcnicas de alocao dinmica de canais [STAN].
33
Outro problema com o TDMA a distoro de mltiplos caminhos, ou seja, um canal saindo de uma torre pode
percorrer vrios caminhos; se um caminho passa, por exemplo, por muitos prdios antes de chegar ao seu destino, pode sofrer interferncia. Para diminuir a interferncia,
colocado um limite de tempo no sistema [SOAR].
2.4
CDMA Code Division Multiple Access
O Acesso Mltiplo por Diviso de Cdigo (CDMA), uma tecnologia utilizada nas comunicaes mveis de acordo com o padro IS 95, no intervalo de freqncias entre 800 e 1900 Mhz, utilizando uma tecnologia chamada Spread Spectrum
(espalhamento no spectro de freqncia).
O CDMA tem uma seqncia de cdigo distinta atribuda a cada usurio e todos os usurios utilizam a mesma faixa de freqncia.
A tecnologia CDMA considerada de terceira gerao e utiliza uma combinao de diviso de freqncia e diviso de
34
cdigo para prover um acesso mltiplo de usurios, como se pode observar na figura a seguir.
Tempo 1,25 MHz Freqncia
Figura 9:
Exemplo da diviso do canal por CDMA
O CDMA divide a banda A ou B da Telefonia Celular, em 10 canais duplex de RF (Rdio Freqncia) com 1,25 MHz de largura de banda para cada, onde em cada canal de RF so transmitidos bit/s, simultaneamente atravs 64 de canais digitais de de 9600 e
diferenciados
cdigos
modulao
seqncias de espelhamento prprios [RCSA].
A
tecnologia
de
espalhamento
no
espectro
manteve-se
restrita a aplicaes militares durante muito tempo para comunicao terra - ar e para controlar msseis teleguiados. A mesma foi transferida para a indstria no final dos anos 80 pela companhia QUALCOM Inc., e se tornou um padro quando
35
a TIA (Telecommunications Industry Association), em 1993, adotou o IS-95.
Contudo, a tcnica de Spread Spectrum s passou a ser comercializada no final de 1995, aparecendo atualmente como sendo o padro mais indicado para aplicaes WLL (Wireless Local Loop).
A IS-95 se apresenta como um Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System, ou seja, permite a operao tanto do sistema analgico da quanto do para sistema digital, que o segundo sistema
proposta
CDMA
QUALCOMM,
garantir
analgico, que ainda muito utilizado, no morra.
No servios
atual de
sistema de
j
se
encontram
encapsulados e
os
difuso
mensagens
(voz/dados um
paging), prximo
podendo a estrutura atual suportar em
futuro
protocolos de FAX. Alm disso, poder servir de suporte a uma srie de aplicaes ou servios futuros devido a suas caractersticas.
Como exemplo, podemos citar os celulares do futuro, que utilizaro a banda C, onde o mesmo aparelho poder navegar
36
na
internet,
acessar
email,
enviar
FAX,
entre
outros. sem
Sistemas
residenciais,
sistemas
digitais
pblicos
cabeamento, redes privativas de comunicao (PCN Private Communication dentro de Network) um e sistemas nico, celulares, utilizando tudo isso
equipamento
sistemas
wireless (Comunicao sem fio) [RCSA], [LCDU], [RBST].
2.4.1
Vantagens da tecnologia CDMA
Os sistemas que utilizam a tecnologia, so sistemas inerentemente limitados pela quantidade de interferncia. Um eficaz controle de potncia leva a uma possibilidade de
aumento direto na capacidade do sistema [GWIN], [RCSA].
No
CDMA,
estando
um
usurio
em
silncio,
pode-se
desligar ou reduzir a potncia transmitida nesses instantes. Isto pode levar a uma reduo na quantidade de interferncia no sistema, permitindo Os de modernos voz), um proporcional aumento na de deste
capacidade. codificao
vocoders podem
(dispositivo fazer uso
naturalmente
ciclo de atividade da voz, enviando comandos de desligamento ou reduo da potncia transmitida nos intervalos de
37
silncio, o que gera um aumento mdio de capacidade de cerca de 35%.
Outros relacionados utilizada no
fatores
importantes de
a
considerar no
esto espectro e
tecnologia e que
espalhamento sigilo e
CDMA
permitem
segurana
resistncia ao fading, como visto a seguir [GWIN]:
2.4.1.1 Sigilo e Segurana
um
dos
pontos
fortes
do
CDMA,
pois
mesmo
no
utilizando mecanismos especficos de encriptao dos dados o sistema faz uso de um cdigo convolucional e mais um cdigo de entrelaamento em blocos, que por si s j garantem um certo grau de sigilo dos dados [RCSA], [LCDU].
2.4.1.2 Robustez quanto a interferncia e fading
A tecnologia CDMA tem essas caractersticas como seus maiores trunfos, pois para controlar o fading (que
causado pela existncia de caminhos mltiplos do sinal), so utilizadas vrias formas de diversidade. O conjunto dessas
38
diversidades
que
garante
uma
performance
superior
da
tecnologia [GWIN], [REDE].
Essas grupos:
diversidades
so
divididas
em
trs
grandes
de
tempo:
utilizada
para
deteco
e
correo
de
erros, obtida atravs do entrelaamento em blocos dos smbolos e uma codificao;
de
espao
ou
caminho:
obtida
nas
seguintes
maneiras: caminhos de sinais mltiplos atravs de enlaces simultneos entre duas ou mais clulas, mais conhecido com handoff suave; explorando o ambiente multi-usurio atravs do processamento vrios sinais separado, com porm simultneo diferentes de de
atrasos
propagao, combinando os resultados; antenas mltiplas no espao da clula; de freqncia de : conseguida que atravs gera da prpria com uma
tcnica
espalhamento,
sinal
largura de 1,25 MHz.
39
2.4.2
Desvantagens da tecnologia CDMA
Os sistemas que utilizam a tecnologia CDMA, tm como desvantagem a necessidade de um rgido controle da potncia de transmisso por parte de cada usurio.
Esse controle necessrio para minimizar o problema de interferncia, j que na recepo, por s s, j existe rudo na prpria banda larga de 1,25 MHz e cada canal RF
dentro da clula multi-usurio o que gera interferncias entre si, pois ocupam a mesma banda [RUSR].
2.5
GSM Global System for Mobile Communication
A tecnologia GSM, difundida na Europa em 1991, tem como base a tecnologia TDMA e foi originalmente criada para uso na banda de 900 MHz. Mais tarde, as freqncias passaram a ser colocadas em 1800 MHz.
Surgiu cobrisse diversos
da o
necessidade territrio analgicos
de
um
sistema para
digital substituir que
que os
todo
europeu,
sistemas
incompatveis
existiam
40
naquela poca no continente, e tambm para proporcionar uma srie de servios atravs da utilizao de uma Rede Digital de Servios Integrados (RDSI).
Atualmente,
a
tecnologia
est
difundida
em
vrios
pases da Amrica do Sul, sia e Austrlia.
Este sistema tem no mximo 200 canais full-duplex por clula. Cada canal consiste em uma freqncia de enlace
descendente (da estao base para as estaes mveis) e de uma freqncia de enlace ascendente (das estaes mveis para as estaes bases). Cada banda de freqncia tem 200 KHz de largura [RADI].
A tecnologia GSM tem uma arquitetura semelhante s das demais tecnologias utilizadas nos sistemas de telefonia
celular, sendo composta por trs elementos bsicos [PLACEL]:
Estao Mvel (MS Mobile Station): contm todos os componentes necessrios para realizar a transmisso pelo canal RF, e utilizada para ter sucesso aos servios tecnologia; de telecomunicaes oferecidos pela
41
Subsistema
de
Estao
Base
(BSS
Base
Station
Subsystem): possui toda a infraestrutura necessria para operar o sistema de telefonia celular, no que se refere a transmisso via RF. Est subdividido em BTS (Base Transceve Station), que responsvel
pelas funes de transmisso, e o BSC (Base Station Controller), que como o prprio nome descreve,
responsvel pelas funes de controle; Subsistema de Rede (NSS Network Subsystem): nele que so encontrados os principais bancos de dados para o armazenamento de informaes sobre o usurio e sobre o gerenciamento de sua mobilidade. Tem como principal funo gerenciar as comunicaes entre os usurios da tecnologia GSM com usurios de outras redes de comunicao. Est dividido em cinco
entidades funcionais: MSC (Mobile Switching Center); HLR (Home Location Register); VRL (Visited Register Location); EIR (Equipment Identify Register); AUC (Authentication Center).
42
Uma das grandes inovaes da tecnologia GSM o mdulo de identificao do usurio, o SIM (Subscriber
Identification Module) que contm a identificao completa do usurio, chaves de cdigo de privacidade e outras
informaes especficas sobre o usurio. O SIM apresenta-se sob a forma de um carto de crdito ou de um plug-in que conectado ao terminal GSM. Sem o SIM o terminal fica
inoperante [LCDU], [RCSA], [REDE].
2.5.1
Vantagens da tecnologia GSM
Nos sistemas que utilizam a tecnologia, pode-se dizer que h um aumento da velocidade na comunicao de dados, bem como uma melhor qualidade, pois realizado um espelhamento (interleaving) dos dados nos quadros a serem transmitidos, para que se tenha segurana e privacidade na transmisso e para que se reduzam as perdas por desaparecimento fading [SOJZ], [TANE].
2.5.2
Aspectos de segurana
A segurana no GSM abrange os seguintes aspectos:
43
autenticao do da identidade;
usurio
proporciona
confiabilidade
criptografia dos dados; localizao do assinante. O SIM um carto inteligente (smartcard), que fornece MS a identidade do usurio, e sem ele a MS no opervel [PLACEL].
Para melhor compreenso observar figura a seguir:
Modelo bsico de funcionamento GSMPSTN/ISDN AUC
ERB SIM
HLR
VLB E stao Base de Controle Central do Switch Mvel EIR
Estao Mvel
ERB
Abreviaes: AUC: Centro de Autenticao; HLR: Centro de Registro Local; VLR: Centro de Registro dos Visitantes; EIR: Equipamento de Registro de Identificao; SIM: Mdulo de Autenticao do Usurio;
Figura 10:
Exemplo do funcionamento bsico da Tecnologia GSM
44
2.5.3
Desvantagens da tecnologia GSM
Por utilizar um mtodo de deteco de erros antecipada, se a unidade mvel estiver se deslocando entre as clulas, a mesma necessita de um processo handoff para que a ligao seja transferida para um canal na nova clula; isso acaba gerando um intervalo de tempo de alguns milisegundos. Todos os bits que foram transmitidos durante esse intervalo sero perdidos, ocasionando erro na transmisso dos dados [BISC].
2.6
WLL Wireless Local Loop
Desde a concepo do sistema telefnico, os fios de cobre tm tradicionalmente provido a ligao entre o
assinante e a central telefnica. Entretanto, o processo pelo qual o fio de cobre chega at o assinante muito demorado, caro e complexo, pois envolve vrios obstculos. preciso abrir valas no cho, fixar postes, instalar cabinas de conexo, levar os fios do poste at a casa do assinante. E mais: pedir licenas prefeitura, terras, pagar pedgio pelo uso de a proprietrios consertar de o
postes,
asfalto das ruas onde se abriram valas, etc [ETNO].
45
Para eliminar muitos desses obstculos acima citados, foi criado o conceito de WLL (Wireless Local Loop). s vezes chamado de RITL (Radio In The Loop) ou FRA (Fixed-Radio Access), o WLL um sistema que conecta assinantes rede pblica de telefones (PSTN), usando sinais de rdio para toda ou parte da conexo entre o assinante e a central, sendo uma alternativa s solues para os ambientes rural e urbano [REDE].
O uso da tecnologia WLL mais adequado a uma determinada aplicao depende de uma srie de fatores a serem
considerados, como :
o
tamanho
e
a
densidade
populacional
da
rea
geogrfica; as reais necessidades dos assinantes.
2.6.1
Funcionamento Bsico
O funcionamento do WLL muito simples: o telefone do assinante ligado a um equipamento de rdio, que troca informaes com uma estao de rdio, atravs de um canal de RF (Rdio Freqncia), convertendo os sinais de rdio em
46
sinais compreensveis pela central telefnica, a partir da qual a chamada segue seu curso usual [WLLT].
Modelo Bsico de Funcionamento do WLL
Telefonia FIXA Telefonia FIXA ERB
Anel pticoERB
CANAIS DE CANAIS DE TELEFONIA TELEFONIA
OUTRAS OPERADORAS
Figura 11:
Exemplo do funcionamento bsico de um WLL
Em resumo, a facilidade, velocidade da implementao, manuteno, escalabilidade, versatilidade e confiabilidade fazem do WLL uma alternativa vantajosa, de um ponto de vista econmico, para instalao de redes de comunicaes.
2.6.2
Vantagens da tecnologia WLL
A prover
evoluo maior
da
tecnologia e
sem
fio
tem
como do
objetivo sistema
flexibilidade
reutilizao
47
telefnico,
caractersticas
essenciais
para
uma
demanda
crescente de servios [COM1].
Dentre as principais vantagens que a tecnologia WLL oferece, pode-se citar:
Instalao Rpida dois operrios levariam 100 dias para instalar 1000 drop cables (fio do poste casa do usurio). os 1000 Com o sistema de WLL, eles em
instalariam
terminais
assinantes
apenas 5 dias [QUALC]; Custos sob medida a rede cabeada no sensvel s variaes da procura por servios; como por exemplo: se a populao de um bairro mudar de perfil, de modo a cair a procura por servios telefnicos, vai
deixar a rede ociosa. A infra-estrutura do WLL, por sua vez, pode mudar com os assinantes; Custo de operao reduzidos A rede WLL est mais imune a problemas como tempestades, enchentes,
incndios, variaes de temperatura, alm disso, o gerenciamento de toda a rede centralizado, com o estado online de todos os assinantes;
48
Melhor cobertura numa rea de baixo trfego, no cinturo rural das grandes cidades, por exemplo, uma nica clula CDMA, poderia cobrir 191 km2, numa rea rural, 740 km2; [QUALC] Capacidade
equivalente
s
aplicaes
mveis,
onde os assinantes dentro de uma clula tm, a seu dispor, todo o espectro a qualquer momento; Servios Avanados desde que o assinante possua um terminal [ETNO]. apropriado, poder enviar dados e fax
2.6.3
Desvantagens da tecnologia WLL
Como
principais
desvantagens
que
a
tecnologia
WLL
oferece, pode-se citar:
Restrio de Faixa por usurio; Falta de Definio de Faixas Especficas para o WLL; Falta de Padres Internacionais; Sistemas mveis aplicados a WLL;
49
Sistemas Proprietrios. [WLLT], [ETNO].
3
PROTOCOLO WAP
Nos ltimos meses, muito se tem falado a respeito do uso do celular para acesso a Internet. Porm, quando se comea a pensar a respeito, surgem algumas dvidas:
Como que isso funciona? Pode-se realmente ter acesso Internet a partir do celular ou apenas receber mensagens curtas em seu pequeno visor?
possvel
a
visualizao sons
de e
todo
o
contedo hoje
multimdia
(imagens,
animaes)
abundantes nos Web Sites? O que necessrio para ter acesso Internet pelo Celular?
51
Hoje, as operadores de telefonia celular oferecem o servio de envio de mensagens curtas, semelhante quele
utilizado nos pagers. Este servio, chamado de SMS Short Message Service - o passo inicial para um conjunto de protocolos Internet. que pretende implementar a navegao real na
As mensagens enviadas hoje limitam-se a 160 caracteres de texto, sem imagens, ou seja, no oferecem as mesmas
condies de acesso Internet que os acessos atravs dos computadores; depois que essa for integrao com um a WEB ser de possvel, protocolos
implementado
conjunto
chamado WAP Wireless Application Protocol [RNCT], [KSTM].
3.1
O que WAP
um
conjunto
de
protocolos
de
comunicao
para
dispositivos mveis em um ambiente de aplicaes que permite a proprietrios de equipamentos mveis sem fio, tais como telefones celulares e palmtops utilizar e interagir com servios de informaes online.
52
Estudos estatsticos, prevem que no ano de 2005, 60% dos acessos Internet ser feito por pontos mveis. [IEEE],
3.2
Quem definiu o WAP
O protocolo WAP foi criado por um conjunto de empresas, denominado Wap Forum. Este rgo composto por fabricantes de equipamentos mveis, desenvolvedores de software,
provedores de servio de telefonia mvel e outros, tendo como seu principal objetivo unir as empresas de todos os segmentos da industria de Wireless, a fim de obter a
garantia de de padronizao das tecnologias desenvolvidas para o mercado.
O Protocolo WAP vem sendo considerado o padro de fato para integrao de equipamentos portteis Internet. Apesar disto, houve inicialmente uma certa resistncia sua
adoo, principalmente no mercado americano, devido ao fato do padro ter sido originado inicialmente em solo europeu [WAPF].
53
3.3
Benefcios do uso do WAP
Espera-se que a adoo do protocolo WAP gere benefcios para todas as partes envolvidas e citar: como exemplos pode-se
Podero ser feitas pginas atravs de WML (Wireless Markup Language), que uma linguagem semelhante a XML e HTML, para atender a qualquer um cliente que estiver celular. acessando a Web por computador ou por
Usurios finais, que podero ter por exemplo, seuescritrio mvel acessando uma base de dados, ou
obter informaes a qualquer hora e local [WAPISF].
3.4
Arquitetura do Protocolo
3.4.1
Descrio do modelo WAP
O
protocolo nos
WAP
um
conjunto de
de
protocolos sesso,
distribudos
diversos
nveis
aplicao:
54
transao, segurana e transporte; propiciando com isso aos fabricantes, provedores de servio e desenvolvedores criar servios [OWAP]. de valor agregado aos seus usurios [WAPISF],
O
WAP
tambm
composto
por
um
ambiente
de
desenvolvimento de aplicaes (WAE Wireless Application Environment), condies de que tem como seu de objetivo, aplicativos proporcionar e servios
desenvolvimento
avanados diferenciados, tais como:
Microbrowser; e-mail; mensagens instantneas; envio e recepo de fax;
O WAP tem sua base espelhada no modelo Cliente Servidor da WWW (World Wide Web); por isso, o dispositivo mvel WAP dever possuir um microbrowser para visualizar as
informaes armazenadas em servidores WEB. O WAP utiliza os padres XML, UDP e IP, da mesma forma que a do Internet ambiente
convencional,
porm,
determinadas
restries
55
wireless fizeram com que alguns protocolos tradicionais fossem modificados.
As pginas para o ambiente WAP so feitas atravs de linguagens WML e WML Script, que so derivadas das j
existentes h mais tempo no mercado, como XML, HTML e Java Script [WAPISF], [OWAP].
O diferencial dessas pginas, que elas ocupam muito bem os espaos dos pequenos displays dos dispositivos mveis e permitem a navegao mais fcil (com apenas uma das mos).
Para
minimizar
a
utilizao
da
largura
de
banda
necessria e maximizar a quantidade de tipos de redes que podem distribuir contedo WAP, foi projetada uma pilha de protocolos tecnologias WAP de mais redes leve. Com no isso, as diferentes podero ser
existentes
mercado
atendidas, tais como:
Global
System
for
Mobile
Communications
(GSM)
de
900, 1800 e 1900 MHz; Time-Division Multiple Access (TDMA); Personal Communications Service (PCS);
56
Code Division Multiple Access (CDMA).
3.4.2
Os Componentes da Arquitetura WAP
Como j citado anteriormente, o WAP composto por um conjunto de protocolos que esto organizados numa pilha.
A figura abaixo representa a pilha WAP que baseada numa arquitetura de nveis, cada um deles podendo ser
desenvolvido de forma independente, no fugindo dos padres dos modelos OSI e TCP/IP. Isso faz com que a implantao ou modificao de um servio em algum dos nveis no interfira nos demais nveis.
Pilha do Protoloco WAP baseado no modelo OSINvel de Aplicao Nvel de Sesso Nvel de Transao Nvel de Segurana Nvel de Transporte Nvel de Rede WAE Wireless Application Enviroment WSP Wireless Session Protcol WTP Wireless Transaction Protcol WTLS Wireless Session Layer Security
Outros Servios de Aplicao
(UDP)Datagrams (UDP/IP) (UDP) Wireless Bearers SMS USSD CSD IS-135 CDMA IDEN CDPD PDC-P Entre Outros Datagrams (WDP)
Figura 12:
Exemplo da pilha WAP
57
Ser
feita
uma
anlise
dos
diversos
nveis
do
protocolo, iniciando pelo nvel mais baixo (nvel de rede) at o ltimo nvel (nvel de aplicao) [WAPISF], [WAPF].
3.4.2.1 Wireless Bearers (Portadores de redes Wireless)
O nvel de rede do modelo WAP composto por diversos modelos de servios de redes que j esto disponveis no mercado - SMS (Short Message Service), Circuit Switched Data (CSD) e Packet Data - o protocolo WAP est preparado para operar com essa variao, pois foi projetado para compensar ou tolerar as diferenas entre os diversos servios, tais como diferenas entre qualidade de servio, taxa de erros, atrasos e outros.
3.4.2.2 WDP (Wireless Datagram Protocol)
o nvel de transporte do protocolo WAP, responsvel pelo envio e o recebimento das mensagens de qualquer
portador presente no nvel de rede. O WDP considerado um servio de transporte genrico, pois oferece um servio
confivel para os nveis superiores, comunicando-se com os
58
mesmos de forma clara e transparente com qualquer um dos diversos servios de transporte disponveis.
Os
servios operem
que de
o
WDP
oferece
e
permitem sobre
que
as
aplicaes
forma
transparente
diferentes
sistemas de redes wireless, so:
endereamento de aplicaes atravs de nmeros de porta; segmentao e remontagem de pacotes; deteco de erros.
Obs.: Os dois ltimos servios so opcionais, dependendo do servio ativado na camada de nvel de rede [OWAP].
WDP Management Entity
a interface que se encontra entre o nvel WDP e o ambiente do dispositivo onde ele atua, e tem como sua
funo, monitorar o ambiente do dispositivo e comunicar ao WDP as mudanas ocorridas no mesmo.
Entre os itens monitorados podemos citar:
59
Localizao para saber se o dispositivo mvel est dentro de uma rea de cobertura pertencente a
empresa de telefonia que est ativando determinado servio; Dispositivo est ligado e se o mesmo tem energia o suficiente; Recursos de memria e de processamento a disposio do WDP; O protocolo WDP est corretamente configurado; Monitora o usurio, para saber quando o mesmo deseja transmitir ou receber dados.
De trata
um dos
modo
geral,
pode-se
dizer com
que a e
este
subnvel,
assuntos
relacionados
inicializao, utilizao de
configurao,
reconfigurao
dinmica
recursos pelo WDP.
Quanto ao processamento de erros que pode acontecer quando, datagramas WDP so enviados de um fornecedor WDP para outro, e no existir nenhuma aplicao atendendo na porta solicitada, no ou quando para o receptor uma no tem espao grande
suficiente
buffer
receber
mensagem
60
mensagem. O mecanismo responsvel pelo tratamento eficiente desses erros no nvel WDP o protocolo WCMP (Wireless
Control Message Protocol ) [OWAP].
3.4.2.3 WTLS (Wireless Transport Layer Security)
o nvel de segurana do protocolo WAP e responsvel pela criptografia, fornecendo um servio de transporte
seguro, que est sendo requerido por muitas aplicaes, como por exemplo e-commerce. Vale a pena lembrar que um servio opcional, foi otimizado para uso sobre canais de comunicao de banda estreita e tem como base, o protocolo padro TLS (Transport layer Security).
O WTLS fornece basicamente 4 recursos:
Integridade de dados; Privacidade; Autenticao; Proteo contra ataques DoS (Denial of Service);
61
Dependendo das necessidades e do grau de segurana de cada aplicao, este nvel pode ser habilitado ou
desabilitado [OWAP].
3.4.2.4 WTP (Wireless Transaction Protocol)
Este nvel fornece suporte a transaes no protocolo WAP, baseado na confiabilidade do servio de datagrama
fornecido pelo nvel de transporte (WDP). Est preparado para trabalhar com os recursos escassos disponveis nos
dispositivos wireless, por isso, pode operar tanto com datagramas seguros ou no seguros (que nvel de segurana) [OWAP], [WAPISF]. so definidos no
O WTP
faz transaes assncronas e pode ser dividido
em 3 (trs) classes de servio de transao:
Requisies no confiveis de uma via:
Mais conhecidas como transaes da classe 0 e podem ser usadas para enviar informaes dentro do contexto de uma sesso. Veja o exemplo:
62
Transmissor Initador
Receptor Responder
Invoke (TID=N, TG, c0 ...)
Figura 13:
Exemplo de transaes classe 0
Requisies confiveis de uma via.
Mais fornecem
conhecidas mensagem de
como
transaes mas
da
classe
1,
no de
resultado,
so
servios
datagramas confiveis. Veja o exemplo abaixo:
Transmissor Initador
Responder ReceptorInvoke (TID=N, TG, c0 ...) Ack (TID=N*)
Figura 14:
Exemplo de transaes classe 1
Requisies reply).
confiveis
de
duas
vias
(request
/
Mais conhecidas como transaes da classe 2, a classe de mais comum; so as tradicionais mensagens de
request/response. Veja abaixo:
63
Transmissor Initador
Receptor Responder
Invoke (TID=N, TG, c0 ...) Result (TID=N*, TG, ...) Ack (TID=N)
Figura 15:
Exemplo de transaes classe 2
3.4.2.5 WSP (Wireless Session Protocol)
o nvel de sesso do protocolo WAP e permite a troca de dados de forma leve e eficiente entre as aplicaes
cliente e servidor, oferecendo ao nvel superior (nvel de aplicao) uma interface que trabalha com 2 (dois) servios bsicos:
servio orientado a conexo, que opera sobre o WTP (nvel de transao); servio sem conexo, que opera sobre o servio de datagrama (WDP), sendo ele seguro ou no;
Pode-se dizer que o
WSP codificado de forma binria
sendo semelhante ao protocolo HTTP, fornecendo s aplicaes cliente confivel e servidor entre meios para estabelecer essa uma sesso de
ambos,
disponibilizando
sesso
64
maneira organizada, onde o contedo trocado entre cliente e servidor, tenha utilizado uma codificao compactada.
Os servios WSP so mais orientados a aplicaes de navegao. Alm das caractersticas acima, o WSP tambm
oferece meios para oferecer uma funcionalidade e semntica HTTP (Extenses dos mtodos request / reply) [OWAP], [WAPF].
Alm
do
mtodo
pull,
comum
do
HTTP,
o
WSP
fornece
tambm o mtodo push. Ou seja, o servidor no necessita receber uma requisio do cliente para enviar dados.
Uma
das
maneiras
para
utilizao
do
Data
Push,
por
exemplo a utilizao do Data Push, sem confirmao, sem a existncia de um sesso. Ele utilizado para o envio de mensagens de uma Como via, por sobre servios de transporte no
confiveis.
exemplo:
notcias
instantneas,
cotaes da bolsa de valores, entre outros, que poderiam ser transmitidos dessa forma, podendo vir a substituir o atual servio SMS, e com a vantagem de no ter restries quanto ao tamanho das mensagens de texto.
65
3.4.2.6 WAE (Wireless Application Environment)
o ltimo nvel do protocolo WAP, conhecido como nvel de aplicao, baseado na combinao das tecnologias de telefonia mvel e da World Wide Web.
Tem como seu o objetivo primrio, criar um ambiente interoperavel que permita operadoras de telecomunicaes e fornecedores de contedo criar aplicaes e servios que possam atingir uma grande variedade de plataformas
wireless de forma eficiente e til [OWAP], [WAPF].
O
WAE
composto
por
um
microbrowser
e
possui
as
seguintes funcionalidades:
WML (Wireless Markup Language): linguagem utilizada para fazer pginas, porm otimizadas para uso em
terminais mveis, sendo semelhante ao HTML;
WML Script: uma linguagem de script, semelhante ao Java Script;
Wireless Telephony
Application
WTA
/
WTAI:
so
servios telefnicos e interfaces de programao
66
Formatos de Contedo: conjunto de formatos de dados bem definidos, incluindo imagens, registros de
agenda telefnica e informaes de calendrio.
3.5
Comparativo: WEB X WAP
As arquiteturas WWW (World Wids Web) e WAP (Wireless Application delas Protocol) so muito parecidas, prprias. mas A cada uma um
possui
caractersticas
seguir
comparativo entre arquiteturas WWW e WAP.
3.5.1
Como funciona o acesso por WWW
O
modelo
WWW
muito
flexvel
e
poderoso
para
programao. Para decodific-lo utilizado um aplicativo cliente, mais conhecido como Web Browser, que responsvel pelo envio de requisies para servidores de rede, que
retornam dados, enviados num padro de forma codificada.
67
Para
construo
de
um
ambiente
de
aplicao
mais
genrico, esse modelo oferece os seguintes mecanismos para o desenvolvimento:
Modelo padro de nomeao: URLs Tipo de contedo: cada objeto na Web tem um tipo bem definido, permitindo ao browser process-lo
corretamente.
Formato
padro
do
contedo:
todos
os
browsers
suportam um conjunto padronizado de formatos, como HTML, Java Script, e outros.
Protocolos
padro
de
comunicao:
um
conjunto
de
protocolos padronizados permite que qualquer browser comunique-se protocolos com qualquer utilizados servidor. podemos Entre o os HTTP
mais
citar
(Hipertext Transport Protocol) para navegao entre as pginas e o POP3 (Post Office Protocol verso 3) para correio eletrnico.
A figura abaixo, ilustra o processo:
68
Modelo de acesso por WWW
Figura 16:
Exemplo de acesso por WWW
Os protocolos WWW, estabelecem 3 classes de servidores que so classificados da seguinte maneira:
Servidor de Origem: o servidor onde determinados recursos ou contedos esto armazenados. Servidor entre
Proxy:
e
um
programa
que
faz
uma
ponte entre
servidor
cliente,
posicionando-se
ambos para fornecer acesso a clientes que no tm comunicao direta com os servidores. Gateway: um servidor que atua como intermedirio para outros Gateway, servidores. as Ao contrrio do Proxy, o
repassa
requisies
de
forma
transparente para os clientes, como se ele fosse o
69
prprio servidor de recursos que fora requisitado. Os clientes podem no saber que esto se comunicando com um Gateway [OWAP], [WAPISF], [WAPF].
3.5.2
Como funciona o acesso por WAP
A
arquitetura
do
modelo
WAP
muito
semelhante
ao
modelo WWW, fornecendo desta forma muitos benefcios para a comunidade de desenvolvedores, pois o modelo anterior
muito difundido e as ferramentas podem ser utilizadas da mesma maneira. Os servidores Web continuam operando e as ferramentas de XML seguem o rumo natural de desenvolvimento de pginas, s que para WML.
Observe a figura a seguir:
Modelo de acesso por WAP
Figura 17:
Exemplo de acesso por WAP
70
Como citado no item 3.4.1, o ambiente wireless possui caractersticas prprias, e sempre que possvel foram
adotados os padres j existentes. Contudo para que o WML se tornasse uma realidade, foi necessrio fazer adaptaes e extenses a alguns protocolos [OWAP], [WAPF].
O protocolo WAP define um conjunto de componentes que estabelecem e mantm a comunicao entre os usurios mveis e servidores. Para isso, importante citar 4 aspectos
importantes:
Modelo padro de nomeao: URLs padres
que eram
utilizadas no modelo WWW continuam sendo utilizados para identificar contedo e recursos locais nos
dispositivos do Servidor de Origem. Tipo do contedo: todo contedo WAP possui um tipo que consistente com os tipos j existentes na WEB, para que os agentes WAP possam processar
corretamente o contedo, baseado em seu tipo. Formatos padro do contedo: os formatos de contedo WAP so baseados no modelo WWW, e incluindo: linguagem de marcao de display,
71
linguagem de script, cartes de visita eletrnicos, imagens. Protocolo padro de comunicao: o algo a mais que o modelo WAP possui, pois este protocolo
possibilita a comunicao entre um usurio mvel com o servidor WEB.
Os contedos e protocolos WAP foram otimizados para o mercado de massa dos dispositivos de mo, tanto para Palm Top quanto para telefonia celular. O protocolo WAP utiliza a tecnologia proxy para fazer a conexo dos dispositivos
wireless a WEB.
A
tecnologia
proxy/WAP
possui
as
seguintes
funcionalidades:
Gateway:
serve e
basicamente protocolo
como WWW
uma
ponte
entre pela
protocolo WAP
responsvel
traduo das requisies da pilha de protocolos WAP (WSP, WTP, WTLS e WDP) para a pilha WWW (HTTP e TCP/IP).
72
Content Encoders e Decoders: visa reduzir o tamanho dos dados transmitidos pela Internet, tendo como
funes, codificar e decodificar o contedo WAP de e para cdigos e formatados compactados [OWAP],
[WAPISF], [WAPF].
3.6
Aspecto de segurana do protocolo WAP
A chegada do comrcio e dos bancos Internet mudou a forma de comprar e aplicar dinheiro de muitas pessoas. Com isso, as portas de negociaes se ampliaram, pois se antes o concorrente era o vizinho da esquina ou cidade vizinha,
agora com esta nova concepo, o concorrente est em todo o lugar.
Com o avano das tecnologias, a comunicao sem fio, por certo, vai colocar mais pessoas ligadas Internet.
Hoje, j possvel consultar a conta bancria, verificar o saldo, fazer as transaes normais de qualquer lugar e a qualquer hora, utilizando apenas o telefone celular.
73
O
protocolo da
WAP rede
prev de
mecanismos
de
segurana, para
independentes
transmisso
utilizada,
estimular o comrcio virtual atravs de telefones mveis [OWAP], [WAPISF], [WAPF].
3.6.1
Como funciona a segurana
Como j comentado no item 3.4.2.3, o protocolo WAP se utiliza de um subprotocolo WTLS que se encontra no nvel de segurana.
Quando
falamos
em
segurana,
no
podemos
esquecer
quatro pontos distintos que propiciam um ambiente seguro:
Privacidade:
garante
que
s
tenham
acesso
ao
contedo transmitido, o remetente e o destinatrio;
Integridade:
assegura
a
fidelidade
do
contedo
transmitido entre remetente e destinatrio;
Autenticao: garante que as partes envolvidas em uma transao sejam realmente quem dizem ser;
74
Confirmao
de
presena:
assegura
que
ambas
as
partes envolvidas numa transao esto presentes.
As transaes econmicas pela Internet so, em grande parte, asseguradas pelo protocolo SSL (Secure Socket Layer), que possui um cdigo de criptografia para chave pblica. Uma mensagem codificada com a com chave a chave pblica do mesmo s e pode ser
decodificada [WAPF].
secreta
vice-versa
Para
proporcionar
a
integridade,
o
SSL
utiliza
um
algoritmo que cria uma assinatura digital em cada mensagem. Caso a mensagem seja modificada e as assinaturas no
coincidirem, a mensagem ser rejeitada.
Como
se
pode
ver
na
figura
a
seguir,
existem
duas
partes diferentes no modelo de segurana WAP.
Segurana do Modelo WAP
TC P/I P Internet/ Intranet Estao Mvel Operadora d e Celul ar WAP - Gateway
Ser vid or
75
Figura 18:
Exemplo de segurana do Modelo WAP
Na parte direita, o gateway WAP s utiliza o SSL para estabelecer comunicao segura com o servidor Web,
assegurando a privacidade, integridade e autenticidade do servidor [WAPISF], [WAPF].
Na
parte
esquerda,
o
gateway
coleta
os
dados
codificados com SSL do servidor Web e os transforma para poder transmitir, usando WAP e o WTLS. O gateway responsvel protocolo pela de segurana entre os
ligao
protocolos de segurana WTLS e SSL, essa conversao dura apenas alguns milisegundos.
O protocolo WTLS tem um nvel de segurana suficiente e no necessita de uma grande capacidade de processamento; por isso, o protocolo SSL no foi adaptado diretamente ao WAP e tambm porque o custo seria bem mais elevado [PLACEL].
3.7
Desvantagens do Protocolo WAP
O
protocolo
WAP
apresenta
algumas
desvantagens
que
afetam o desenvolvimento de aplicaes que utilizam esse
76
protocolo,
dentre
as
quais
podemos
citar
alguns
pontos
importantes:
Navegao:
No oferece uma navegao fcil e prtica, alm disso no oferece cores e imagens. A tela de um celular
minscula dificultando ainda mais o acesso.
Para digitar uma URL, necessrio ter muita pacincia, pois o teclado de um celular no nada prtico para digitar textos, e atualmente a velocidade mxima de navegao de 14,4 Kbps [INFOEX].
Segurana:
No existe nenhuma senha de segurana para acessar o minibrowser. Caso o usurio perca ou esquea seu aparelho, qualquer um poder ler seus extratos bancrios e dados
armazenados no aparelho.
A falha de segurana mais grave est no gateway, que ao converter qualquer dado escrito em HTML para WML, quando
77
dessa decodificao, fica exposto aos invasores. No caminho inverso tambm pode ocorrer esse problema.
Tais problemas esto sendo resolvidos, e as solues devem ser incorporadas a nova verso, que dever ser
disponibilizada at o final do ano 2000 [INFOEX].
Avaliao alto:
de
Custo
e
Benefcio
para
o
usurio
Para mandar uma mensagem de 4 linhas no minibrowser, o usurio gasta em mdia oito minutos, o que custa em torno de R$ 1,52 reais. Por isso, muitas usurios s utilizam o WAP para ler os emails e ligam de volta para dar um retorno.
As
mensagens
disponibilizadas
aos
usurios
de
WAP,
atualmente no so muito teis, como por exemplo, notcias gerais sobre esportes, bolsa de valores, previso do tempo, entre outras.
Custo de desenvolvimento de aplicaes muito alto:
A
falta
de
padronizao
no
celulares
(browsers
e
protocolos) faz com que o desenvolvimento das aplicaes
78
tenha um custo elevado, pois quando se desenvolve alguma aplicao necessrio trabalhar com diversas interfaces e otimizar os contedos s limitaes dos celulares.
muito
difcil
construir
pginas
e
aplicaes
que
rodem exatamente da mesma forma e sem problema algum, em diferentes aparelhos celulares [INFOEX].
Descredibilidade no mercado:
O WAP ainda considerado como um protocolo limitado e que precisa passar por inmeras adaptaes para concorrer com a terceira gerao de celulares, mais conhecidos como 3G, que est propondo nos prximos anos, a combinao de telas, banda larga, conexo contnua e multimdia, que
final-mente podero mostrar ao usurio o que Internet sem fio [INFOEX].
3.8
COMENTRIO
Apesar apresentar
da
tecnologia
baseada
no ela
protocolo representa
WAP um
algumas
desvantagens,
importante avano na convergncia das comunicaes mveis,
79
uma vez que os clientes podero ter acesso informao e utilizar servios disponveis na Internet de forma mais
rpida, concisa e com mobilidade.
O protocolo WAP a base para as comunicaes sem fio em banda larga, e enquanto esse servio no for oferecido, o protocolo WAP o que de melhor existe no mercado. Ele serve, tambm para quebrar um aspecto cultural muito
importante, pois o usurio alm de usar o telefone do modo convencional, concebido h mais de 100 anos por Graham Bell, pode tirar do seu telefone dados e informaes escritas que podero de uma forma ou de outra auxili-lo em tarefas
dirias, tais como:
extrato bancrio; cotaes das bolsas de valores; condies do trnsito; previso do tempo; ler/enviar as correspondncias eletrnicas; notcias diversas que possam ser habilitadas de
acordo com o interesse do assinante;
80
4
APLICABILIDADE
Tradicionalmente as redes seguem um padro, onde todos os computadores que estiverem ela conectados devem estar ligados a cabos metlicos (coaxial ou par tranado), ou
ainda por cabos de fibra ptica. Essas redes no oferecem tanta flexibilidade de mudana de layout, alm do custo de instalao das mesmas.
As
redes
de
acesso
sem
fio,
aqui
denominadas
genericamente Wireless Local Loop (WLL), constituem-se em uma nova alternativa para o acesso.
A
tecnologia depende
WLL de
mais uma
adequada srie de
a
uma
determinada a serem
aplicao
fatores
considerados, tais como o tamanho e a densidade populacional
82
da
rea
geogrfica,
as
necessidades
dos
assinantes,
investimentos a serem feitos, anlise da estrutura atual existente, entre outros.
Este captulo ser dedicado a implantao de um WLL em salas de aula, onde ainda no existe nenhuma estrutura de cabeamento, necessitando apenas a instalao de alguns
equipamentos, para que os usurios das mesmas possam acessar rede ATM j existente na Universidade.
Na figura a seguir, podemos observar a planta baixa de um dos complexos que compem a estrutura do Campus.
83
Corredor Salas de Aula
Figura 19:
Planta baixa das salas de aula
4.1 Ponto de Acesso
Segundo
tcnico
em
comunicao
de
dados
de
empresa
estabelecida no comrcio, a maneira mais prtica de fazer a
84
ligao colocar uma bridge com uma placa de rdio e uma antena para cada sala de aula. Cada bridge dever estar conectada a um switch. Poderia ser utilizado Hub no lugar do switch, mas para evitar colises e melhorar o desempenho da rede aconselhvel a utilizao do switch. Os switches
sero conectados rede j existente na Universidade.
A figura abaixo mostra como poder ser feita a ligao dos pontos de acesso ao switch que j est conectado rede ATM.
Estrutura de Fibra ptica j existente.
Pontos de Acesso bridge
Cada bridge ligado ao Switch por um cabo TP.
Switch
Figura 20:
Conexo dos pontos de acesso rede j existente
Para
que
os
computadores
ou
notebooks
possam
se
conectar nessa rede sem fio, os mesmos devem possuir uma placa de rdio do mesmo padro das antenas, que dever ser
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configurada de acordo, para ter acesso bridge por onda de rdio.
A
partir
deste
momento,
pode-se
ter
acesso o
rede se
universitria de qualquer lugar. Mesmo que
usurio
desloque para outra sala, o sistema continuar funcionando normalmente, pois roaming e a sobreposio de clulas vistas no captulo 1 garantem o deslocamento sem
interrupes, fazendo com que o usurio nem sinta diferena.
O raio de cobertura de cada bridge pode ser adaptado a necessidade e a densidade de usurios em cada clula, mas o mximo de raio que cada ponto de acesso pode cobrir de 120 metros.
Foi utilizado um ponto de acesso por sala de aula, para aumentar a velocidade de transmisso, pois quanto mais
acesso numa clula menor ser a velocidade de transmisso por acesso.
A velocidade de transmisso em cada bridge chega a 11 Mbps, e com a evoluo da tecnologia j se pode falar em 55 Mbps em cada ponto de acesso, o que seria a velocidade mais adequada para uma vdeo conferncia.
A colocao de um ponto de acesso por sala, resultar em uma sobre posio de clulas; mas isso far com que o
86
usurio possa ir de uma sala para a outra ou at mesmo at o corredor central, sem perder a conexo com a rede.
Na
figura
a
seguir,
teremos
um
exemplo
desta
sobreposio de clulas.
Figura 21:
rea de cobertura do ponto de acesso
87
4.2
Relao Custo x Benefcio
Em
se
tratando em
de
redes ao
wireless,
tem-se
muitas nos
vantagens
relao
cabeamento
estruturado,
seguintes pontos:
no h necessidade de infra-estrutura de cabos nas salas de aula; a estrutura no ficar presa a layout; agilidade na instalao; o custo dos equipamentos mais baixo, como por
exemplo: o conjunto de bridge e de placa de rdio com uma antena tem o um custo estimado em US$
1.950,00; cada placa de rdio para: computadores tem um custo estimado em US$ 170,00; em notebook, o custo estimado de US$
390,00; cada placa de rdio aceita qualquer tipo de
protocolo, mas o mais indicado o TCP/IP fixo, pois a pode-se por exemplo, criar perfis
diferentes para o mesmo usurio.
88
4.3
Segurana
A
segurana
dos
usurios
fica
por
conta
de
uma
combinao entre o endereo MAC da placa de rede e do nmero do protocolo TCP/IP, onde o mesmo um nmero fixo por usurio.
Caso
o
usurio
se
descuide
do
seu
equipamento
se
ausentando do local e se ele deixar o seu micro desprotegido acessando a sua rea na rede no h segurana que resista. Se o usurio perder o equipamento ainda h o dispositivo de segurana de autenticao de usurios que utilizado
normalmente em qualquer ambiente em rede.
CONCLUSO
Tendo
em
vista
nos
ltimos
anos
o
crescimento
das
empresas de telecomunicaes, principalmente as de telefonia celular, pode-se afirmar que a comunicao sem fio
wireless j faz parte do presente.
As pessoas no mundo inteiro demostram um desejo de se comunicarem umas com as outras, ter acesso a servios e informaes em qualquer lugar e a qualquer momento, para que consigam de alguma forma minimizar o tempo perdido ou
ainda agilizar processos, para dar um melhor andamento tanto na vida profissional, quanto particular.
A comunicao sem fio est quebrando paradigmas e se adaptando muito bem s necessidades geradas pela evoluo tecnolgica em que vivemos. Ela atende aos usurios da mesma forma com que vem acontecendo com as redes estruturadas por
90
fios e cabos, mas com a vantagem de oferecer mobilidade aos usurios que podem acessar suas informaes a qualquer hora de qualquer lugar, dependendo das limitaes previamente
impostas.
A soluo para colocar os usurios da Universidade em rede sem a necessidade de estarem conectados a fios, exposta no final deste trabalho, aumenta a abrangncia da rede j existente, atravs de um esquema de comunicao por rdio freqncia e roaming entre microclulas, semelhante a um sistema de telefonia celular convencional.
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