Universidade Federal Fluminense/Centro de Estudos de Pessoal - Exército Brasileiro. Leonardo de Alencar Cordeiro - PDF
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Levi Costa Madeira
1 Universidade Federal Fluminense/Centro de Estudos de Pessoal - Exército Brasileiro Leonardo de Alencar Cordeiro PROVEDORES DE ACESSO À INTERNET SEM FIO USANDO AS SUBFAIXAS EM TORNO DE 2,4 GHZ E 5,7 GHZ: ASPECTOS REGULATÓRIOS, TÉCNICOS, CRIPTOGRÁFICOS E DE SEGURANÇA Recife 2009
2 LEONARDO DE ALENCAR CORDEIRO PROVEDORES DE ACESSO À INTERNET SEM FIO USANDO AS SUBFAIXAS EM TORNO DE 2,4 GHZ E 5,7 GHZ: ASPECTOS REGULATÓRIOS, TÉCNICOS, CRIPTOGRÁFICOS E DE SEGURANÇA Trabalho Final de Curso apresentado ao Curso de Pós-Graduação Lato Sensu a Distância em Criptografia e Segurança em Redes da Universidade Federal Fluminense/Centro de Estudos de Pessoal - Exército Brasileiro, como requisito parcial para obtenção do Grau de Especialista. Orientador: Prof. SÉRGIO GUEDES DE SOUZA Recife 2009
3 Cordeiro, Leonardo de Alencar Provedores de Acesso à Internet sem fio usando as subfaixas em torno de 2,4 GHz e 5,7 GHz: Aspectos Regulatórios, Técnicos, Criptográficos e de Segurança. 105 f. Trabalho Final de Curso (Curso de Pós-Graduação Lato Sensu a Distância em Criptografia e Segurança em Redes) Universidade Federal Fluminense/Centro de Estudos de Pessoal - Exército Brasileiro, Aspectos Regulatórios (Autorização de serviço, Autorização de uso de radiofreqüência, Licença de estação). 2. Aspectos Técnicos (Modulação Digital, OFDM, DS-SS). 3. Aspectos de Segurança (Protocolos WEP e i).
4 SUMÁRIO 1 Introdução Considerações Iniciais Tema Questões Norteadoras Objetivos Gerais Objetivos Específicos Justificativa Metodologia Aspectos Regulatórios Autorização de Serviço Visão Geral do Sistema de Telecomunicação Forma de obtenção da Autorização para o Serviço de Comunicação Multimídia Autorização de Uso de Radiofreqüência Licenciamento de Estações Exemplo prático de licenciamento de estações Para cidades com população acima de 500 mil habitantes Para cidades com população inferior a 500 mil habitantes Fluxograma para o licenciamento de estações SCM Tributos Exemplo prático de cálculo dos tributos TFF e TFI Instalação e Licenciamento das Estações Outras situações Autorizações para Uso Próprio Fluxograma para o licenciamento de estações SLP Prefeituras Parcerias Autorização para provedores usando outras faixas de radiofreqüência ou meios guiados Licença para provedores usando outras faixas de radiofreqüência ou meios guiados Banda Larga Móvel 3G Certificação e Homologação Resumo Regulatório Aspectos Técnicos... 46
5 3.1 Representação Vetorial dos Sinais Modulados Digitalmente Análise de Sinais Modulados Digitalmente: PSK e QAM Aspectos de Propagação nos ambientes de redes sem fio Técnica de Espalhamento Espectral Espalhamento Espectral por Seqüência Direta Multiplexação por Divisão de Freqüência Ortogonal Padrões das redes sem fio Padrão Padrão b Padrão a Padrão g Taxa de Dados Efetiva (throughput) Limites de Potência permitidos Subfaixa ,5 MHz Limites de radiação Subfaixa MHz Subfaixas MHz e MHz Licenciamento de estações sob a visão da Engenharia Aspectos de Criptografia e Segurança Introdução Ataques Criptografia O que a Criptografia oferece Modos de realização da criptografia Protocolos de Segurança usados em redes sem fio WEP Autenticação Chaves no WEP Privacidade da informação Pontos fracos no WEP Autenticação Controle de Acesso Detecção de Modificação de Mensagem Privacidade de Mensagem Repetição de Mensagem i... 94
6 4.2.3 TKIP Integridade da Mensagem Vetor de Inicialização Mistura de Chaves Encapsulamento CCMP WPA/WPA Conclusão Bibliografia Obras Citadas Obras Consultadas
7 RESUMO Os provedores de acesso à Internet estão ligados ao ambiente regulatório, técnico e de segurança. A respeito do ambiente regulatório, necessita-se da Autorização da Agência Nacional de Telecomunicações Anatel para prestar o Serviço de Comunicação Multimídia (SCM). A área técnica envolve empresas que usam como solução os padrões a/b/g, onde há uso da modulação digital PSK ou QAM e de técnicas que ajudam a combater o desvanecimento por percursos múltiplos: DS-SS e OFDM. Os aspectos de segurança envolvem os protocolos e suas técnicas a fim de evitar o acesso não autorizado às redes ou a captura de informações. Palavras-Chave: Anatel, Autorização de Serviço, Autorização de Uso de Radiofreqüência, Licença de Estação, Serviço de Comunicação Multimídia (SCM), Modulação Digital PSK e QAM, Espalhamento Espectral por Seqüência Direta (DS- SS), Multiplexação por Divisão de Freqüência Ortogonal (OFDM), Protocolo de segurança WEP, Protocolo de segurança i.
8 ABSTRACT Internet Service Providers are linked to the regulatory environment, technical and security. Regarding the regulatory environment, it requires the authorization of the National Telecommunications Agency - Anatel to provide the Multimedia Communication Service because provides high-speed Internet access services. The technical area involves companies using the solution as a/b/g, where there is use of digital modulation PSK or QAM and techniques that help to combat the fading by multipath: DS-SS and OFDM. Safety aspects involving protocols and techniques to prevent unauthorized access to networks or the capture of information. Keywords: Anatel, Authorization Service, Authorization Radiofrequency, License, Digital Modulation PSK and QAM, Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS), Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM), WEP and i Procotols.
9 9 1 Introdução 1.1 Considerações Iniciais No Brasil, as pesquisas recentes mostram rápido crescimento no número de acessos à Internet em banda larga. O Barômetro Cisco/IDC 1 da Banda Larga indicava que, em junho de 2009, havia 13,6 milhões de conexões à banda larga. Em dezembro de 2008, a penetração das conexões na população brasileira era de 5,16%, variando de um Estado como São Paulo, que chegava a 10%, à Região Nordeste com ínfimo 1%. As tecnologias empregadas para ofertar o acesso à Internet podem usar meios físicos guiados como par trançado, fibra óptica e cabo coaxial. Além deles, são possíveis acessos por meio de satélites, através da infra-estrutura das redes da telefonica celular e, agora, da rede de energia elétrica 2. O par trançado usa alguma tecnologia xdsl e, normalmente, só está disponível em regiões densamente povoadas. A fibra é um meio físico ainda caro, por isso com disponibilidade pequena ao usuário final, mesmo em regiões metropolitanas. As redes de cabos coaxiais também são oferecidas, mas apenas em locais onde há TV a Cabo. O acesso por satélite é usado, normalmente, em regiões remotas, pouco povoadas. As operadoras de telefonia celular também se tornaram uma opção, ao ofertar a chamada Internet 3G. A opção mais recente é o PLC (Power Line Communications), que utiliza a rede de energia elétrica e foi regulamentado em abril pela Anatel e, recentemente, pela Agência Nacional de Energia Elétrica Aneel 3. Assim, tecnologicamente falando, as opções são muitas, porém o enlace entre cliente e provedor de acesso à Internet usando algum dos meios físicos citados nem sempre está disponível. Ainda, se usar a infra-estrutura de outra operadora 1 A apresentação do segundo semestre de 2008 está disponível em Acesso em: 11 de setembro de Recentemente, foram divulgados alguns números do primeiro semestre de Disponível em Acesso em: 30 de setembro de A edição de julho de 2008 da Revista Info, da Editora Abril, traz uma reportagem completa sobre as opções disponíveis para acesso à Internet. 3 Uma reportagem sobre o assunto está disponível em Acesso em: 23 de setembro de 2009.
10 10 de telecomunicações (como a de telefonia fixa) ou de energia elétrica para ter acesso ao cliente final, o provedor terá custos pela utilização dessas redes. Uma opção para ter acesso ao cliente seria o provedor usar o meio sem fio (wireless). A implantação dessas redes vem crescendo nos últimos anos devido ao fato de que o uso do meio sem fio para o enlace entre usuário e provedor tem como grande vantagem a não dependência do uso da infra-estrutura de nenhuma outra prestadora de serviço de telecomunicações. Aliado a isso, a previsão do Barômetro Cisco/IDC é de que, em 2010, existam 15 milhões de acessos em banda larga. Como essas redes sem fio estão se difundindo, os equipamentos têm diminuído de preço. As aplicações envolvem a transmissão de informações (dados, voz e vídeo) entre pontos localizados em áreas urbanas ou até mesmo rurais (Andrews, Ghosh, & Muhamed, 2007, p. 15). Os sistemas de telecomunicações podem ser usados na interligação de pontos de uma mesma empresa para que seja formada uma Intranet, por exemplo, ou para que um prestador ofereça algum tipo de serviço ao usuário, como a Internet em banda larga. 1.2 Tema O tema elaborado neste trabalho será sobre aspectos regulatórios, técnicos e de segurança relacionados aos provedores de acesso à Internet usando o meio sem fio. Mais especificamente, trataremos dos Provedores de Internet que usam as subfaixas de radiofreqüência em torno de 2,4 GHz e 5,7 GHz. Assim, o tema é definido como: Provedores de acesso à Internet sem fio usando as subfaixas em torno de 2,4 GHz e 5,7 GHz: Aspectos Regulatórios, Técnicos, Criptográficos e de Segurança.
11 Questões Norteadoras Baseado na delimitação de tema proposta, as questões que orientarão o trabalho a ser desenvolvido serão: Quais os procedimentos para se ofertar o serviço de maneira correta, sob o ponto de vista regulatório? Quais os padrões de redes sem fio existentes e suas diferenças quanto à transmissão da informação? Como as técnicas de segurança empregadas garantem que os dados não foram interceptados e/ou modificados? 1.4 Objetivos Gerais Como objetivos gerais, para caracterização do ambiente em que se encontram os Provedores de Acesso à Internet, nas condições já citadas, há: 1. Compreensão do arcabouço regulatório envolvido. 2. Entendimento das técnicas empregadas na transmissão. 3. Aspectos principais dos protocolos usados para dar segurança à informação. 4. Tornar este trabalho um referencial para profissionais envolvidos no projeto, instalação e manutenção dessas redes, dando alguma contribuição seja no aspecto regulatório, técnico ou de segurança. 1.5 Objetivos Específicos Acerca dos aspectos regulatórios, serão informados procedimentos e orientações necessários para obter a autorização expedida pela Agência Nacional de Telecomunicações - Anatel, que é a de Serviço de Comunicação Multimídia (SCM).
12 12 Serão vistas as diferenças entre o SCM e o Serviço de Valor Adicionado (SVA) e o licenciamento de estações. Em relação aos aspectos técnicos, será realizada uma introdução à modulação digital com explicações dos esquemas PSK (Phase-Shift Keying) e QAM (Quadrature Amplitude Modulation), que são empregados nas redes locais sem fio do padrão IEEE Além deles, serão explicadas as técnicas usadas em conjunto com a modulação digital: a Multiplexação por Divisão de Freqüência Ortogonal (Orthogonal Frequency- Division Mutiplexing - OFDM) e o Espalhamento Espectral por Seqüência Direta (Direct Sequence Spread Spectrum - DS-SS). Após os conceitos, os padrões usados nas redes sem fio: IEEE a/b/g serão analisados. A respeito da Criptografia e Segurança em Redes Locais Sem Fio padrão IEEE , serão abordados o protocolo WEP e o padrão i, que estão relacionados à proteção da informação. 1.6 Justificativa Para provimento do acesso à Internet, é necessária autorização por parte da Anatel. O número de autorizados, até meados de agosto de 2009, chegava a quase mil e quatrocentos 4, a maior parte deles nas condições deste trabalho, tecnologicamente falando, isso sem contar com aqueles que operam de maneira indevida. A razão para isso é que os canais de radiofreqüência usados nas faixas de 2,4 GHz e 5,7 GHz podem ser usados por todos sem que haja compra de espectro, além de não existir a dependência de nenhuma outra operadora no enlace entre cliente e provedor. Devido à função exercida pelo autor de Especialista em Regulação Área Tecnológica, da Anatel Agência Nacional de Telecomunicações, serão abordadas as questões regulatórias pertinentes ao provimento de serviço de Internet. Atualmente, é grande a demanda da Agência para efetuar ações de fiscalização que, em muitos casos, terminam com a interrupção e apreensão de equipamentos, pois as empresas ofertam o serviço sem a devida autorização. Atrelada a isso, vem a questão de explicar assuntos relativos à 4 A lista atualizada dos autorizados pode ser consultada no sítio da Anatel. O endereço direto é Acesso em: 15 de agosto de 2009.
13 13 autorização para explorar o serviço de telecomunicação, autorização para usar a radiofreqüência e o licenciamento das estações. Ainda, pela formação técnica em Engenharia Eletrônica, o autor, por demonstrar admiração pela camada física, pretende explicar, de maneira rápida e objetiva, assuntos relacionados às técnicas empregadas pelas redes locais sem fio. Por fim e fazendo jus à Especialização corrente, as questões de aspectos de criptografia e segurança em redes empregadas atualmente e as perspectivas futuras finalizarão o trabalho, algo que tem se tornado crucial, seja por causa do compartilhamento de canais, seja pelo seu uso cada vez maior. 1.7 Metodologia Acerca dos aspectos regulatórios, as referências serão as Resoluções e entendimentos emitidos por meio de consultas às áreas responsáveis na Agência, sem, contudo, suplantar as opiniões do autor. Sobre os aspectos técnicos, que envolvem modulação digital, DS-SS e OFDM, serão consultados livros na área de Telecomunicações. A mesma metodologia ocorrerá com os aspectos criptográficos e de segurança, em que serão abordados os protocolos de segurança WEP e i.
14 14 2 Aspectos Regulatórios Na primeira parte do desenvolvimento deste trabalho, serão apresentados os aspectos regulatórios envolvidos no provimento de acesso à Internet, destinado ao público em geral, usando as subfaixas ,5 MHz e MHz. Além disso, ao final, serão abordadas também algumas situações que merecem comentários como as redes sem fio com características técnicas equivalentes às dos Provedores de SCM, só que destinadas a uso próprio. 2.1 Autorização de Serviço Inicialmente, haverá preocupação em apresentar, de maneira geral, como estão organizados os serviços de telecomunicações e usar as definições para o serviço de interesse do trabalho. A outorga de serviço é o ponto inicial para análise. Segundo o Artigo 63 da Lei Geral de Telecomunicações (LGT) 9.472/1997 5, um serviço de telecomunicação pode ser prestado, ou explorado, no regime jurídico público ou privado. A outorga no regime público dar-se-á sob a forma de concessão, com obrigações de universalização, por exemplo. Universalização é o atendimento do serviço a todos. O único serviço vigente em regime público é o Serviço Telefônico Fixo Comutado (STFC) prestado pelas concessionárias BrT/Oi, Embratel e Telefônica. Na prática, as empresas concessionárias devem cumprir um Plano de Metas de Universalização, que anteriormente visou a levar os Terminais de Uso Público (TUPs), os conhecidos orelhões, para as localidades com mais de 300 habitantes. O novo Plano aborda não somente os TUPs, mas também o chamado backhaul, que é a infra-estrutura básica necessária para conexão à Internet banda larga. Há um cronograma, a fim de que esteja 5 A Lei Geral está disponível em Acesso em 5 de julho de 2009.
15 15 disponível em todos os municípios brasileiros. Para maiores detalhes, veja os Decretos Presidenciais 4.769/2003 e 6.424/ Já no regime privado, a outorga é dada com o nome de autorização e não há obrigações de universalização. Aqui, encontram-se os provedores de acesso à Internet, que prestam serviço destinado ao público em geral. Conforme Artigo 17 do anexo à Resolução Anatel 73/1998 7, essa destinação é o que se chama prestação a terceiros, chamada também de interesse coletivo. Caso o provimento fosse para interligação de pontos pertencentes a uma mesma empresa, seria prestação para uso próprio, denominada interesse restrito, conforme Artigo 18 do mesmo anexo. A prestação de serviço para conexão à Internet a terceiros requer uma autorização de serviço que se encontra definida no Artigo 3º do Anexo à Resolução Anatel 272/2001, que aprova o Regulamento do Serviço de Comunicação Multimídia (SCM): Art. 3º O Serviço de Comunicação Multimídia é um serviço fixo de telecomunicações de interesse coletivo, prestado em âmbito nacional e internacional, no regime privado, que possibilita a oferta de capacidade de transmissão, emissão e recepção de informações multimídia, utilizando quaisquer meios, a assinantes dentro de uma área de prestação de serviço. Parágrafo único. Distinguem-se do Serviço de Comunicação Multimídia, o Serviço Telefônico Fixo Comutado destinado ao uso do público em geral (STFC) e os serviços de comunicação eletrônica de massa, tais como o Serviço de Radiodifusão, o Serviço de TV a Cabo, o Serviço de Distribuição de Sinais Multiponto Multicanal (MMDS) e o Serviço de Distribuição de Sinais de Televisão e de Áudio por Assinatura via Satélite (DTH). A seguir, serão vistos o ambiente técnico e a respectiva regulamentação envolvida. 6 Os Decretos estão disponíveis, respectivamente, em e Acesso em 15 de julho de Essa e outras Resoluções estão disponíveis em Basta clicar do lado esquerdo em Biblioteca e, em seguida, em Acervo Documental. O autor sugere que se busque pelo campo número da Resolução.
16 Visão Geral do Sistema de Telecomunicação Por meio da figura abaixo, serão analisados os aspectos regulatórios envolvidos no acesso à Internet. Figura Esquema de Acesso à Internet A ligação entre usuário residencial ou escola, por exemplo, e provedor é o que se pode chamar de conexão física. Trata-se do enlace entre o cliente e o provedor. Isso é serviço de telecomunicação e obriga o provedor a possuir a autorização de Serviço de Comunicação Multimídia (SCM). Porém, só o enlace não fornece ao usuário o acesso, de fato, à Internet. A empresa autorizatária deve contratar uma banda, também conhecido como link dedicado, que faz a chamada conexão lógica. Isso é chamado Serviço de Valor Adicionado (SVA). Sua definição, conforme Artigo 61 da Lei Geral de Telecomunicações (LGT) 9472/1997, é: Art. 61º Serviço de valor adicionado é a atividade que acrescenta, a um serviço de telecomunicações que lhe dá suporte e com o qual não se confunde, novas utilidades relacionadas ao acesso, armazenamento, apresentação, movimentação ou recuperação de informações. 1º Serviço de valor adicionado não constitui serviço de telecomunicações, classificando-se seu provedor como usuário do serviço de telecomunicações que lhe dá suporte, com os direitos e deveres inerentes a essa condição. Daí, conclui-se que a conexão lógica não é serviço de telecomunicação, e, portanto, não sofre regulação por parte da Anatel. Ampliando mais o horizonte, vê-se que quem fornece esse link dedicado é também um provedor de serviço de telecomunicação, devendo possuir autorização para prestar o Serviço de Comunicação Multimídia (SCM).
17 17 Isso fica mais bem visualizado nas figuras 2.2 e 2.3. Usuário Final Provedor de SCM Figura Provedor de Serviço de Comunicação Multimídia como prestador de Serviço de telecomunicação Então, a empresa é um Provedor de Serviço de Comunicação Multimídia (SCM) que fornece acesso nas subfaixas ,5 MHz e MHz, no caso deste trabalho, aos seus clientes, e, ao mesmo tempo, é usuária de outra autorizatária de SCM, que lhe fornece o link dedicado. Esse entendimento é importante porque, academicamente, entende-se bem o lado regulatório envolvido e há obrigações e direitos envolvidos nessas relações, que dependerão se a empresa é usuária ou prestadora do SCM. Para visualizá-los, veja os Artigos 55º, 59º e 60º do Anexo à Resolução Anatel 272/2001. Provedor como Usuário Provedor de SCM que fornece o link dedicado Figura Provedor de Serviço de Comunicação Multimídia como usuário de um Prestador de SCM
18 Forma de obtenção da Autorização para o Serviço de Comunicação Multimídia A documentação necessária para obtenção da autorização de serviço encontra-se no Anexo I do Regulamento do SCM é: I - Habilitação jurídica: a) qualificação da pretendente, indicando a sua razão social e o nome fantasia quando aplicável, número de inscrição no cadastro nacional de pessoas jurídicas e o endereço; b) qualificação dos diretores ou responsáveis, indicando o nome, registro no cadastro de pessoas físicas e o número de registro geral emitido pela Secretaria de Segurança Pública ou equivalente, endereço, profissão e cargo ocupado na empresa; c) ato constitutivo e suas alterações vigentes, ou sua consolidação, devidamente registrados ou arquivados na repartição competente; d) no caso de sociedade por ações, a composição acionária do controle societário e os documentos de eleição de seus administradores, exigência também necessária quando se tratar de sociedade que designe sua diretoria nos moldes das sociedades por ações; e) declaração de que não é autorizada a prestar a mesma modalidade de serviço, na mesma área. II - Qualificação técnica: a) registro e quitação da pretendente no Conselho Regional de Engenharia e Arquitetura (CREA) do local de sua sede, conforme Lei n.º 5.194, de 24 de dezembro de 1966; b) declaração do representante legal da pretendente ou atestado emitido por pessoas jurídicas de direito público ou privado, comprovando a aptidão para o desempenho da atividade pertinente, bem como a existência de pessoal técnico adequado e disponível para a realização do objeto da autorização. III - Qualificação econômico-financeira: a) declaração de que a empresa está em boa situação financeira e que não existe contra ela pedido de falência ou concordata expedida. IV - Regularidade fiscal: a) prova da inscrição no Cadastro Nacional da Pessoa Jurídica (CNPJ); b) prova de inscrição no cadastro de contribuintes estadual e, se houver, municipal, relativo à sede da entidade, pertinente ao seu ramo de atividade e compatível com o objeto da autorização; c) prova da regularidade para com a Fazenda Federal, Estadual e Municipal da sede da pretendente, ou outra equivalente, na forma da lei; d) prova da regularidade relativa à Seguridade Social (INSS) e ao Fundo de Garantia por Tempo de Serviço (FGTS), demonstrando situação regular no cumprimento dos encargos sociais instituídos por lei. Em relação à parte jurídica, é necessário que a empresa postulante à autorização tenha como atividade principal, constante no código da Receita Federal, algo do tipo Provedor de Acesso às Redes de Comunicações ou Provedor de Serviço de Comunicação Multimídia. Em vez de algo como Provedor de Internet, pois, a partir disso, infere-se que é o Serviço de Valor Adicionado. Também deve-se evitar códigos do tipo Portais, Provedores de Conteúdo e Comércio Varejista de Informática, por exemplo, como atividade principal. As inscrições estaduais e municipais também
19 19 devem estar relacionadas ao código da atividade principal na Receita Federal. Os pedidos de declaração nada mais são do que redigir o que se quer que declare e assinar. Em relação ao Projeto Básico, constante no Anexo II do Regulamento do Serviço de Comunicação Multimídia, há: Art. 1º O Projeto Básico, elaborado pela pretendente, e que fará parte do termo de autorização, deve conter pelo menos as seguintes informações: I - caracterização da área de prestação de serviço, relacionando as localidades geográficas abrangidas e a Unidade da Federação; II âmbito da prestação; III - radiofreqüências pretendidas e a respectiva polarização, quando for o caso; IV pontos de interconexão previstos; V - descrição geral do sistema pretendido, incluindo: a) a indicação dos principais pontos de presença; b) descrição sistêmica indicando os principais blocos constituintes do sistema e suas funções, com diagrama ilustrativo simplificado; c) descrição operacional. VI cronograma de implantação da rede. Acerca do Projeto Básico, informa-se que a área de prestação pode ser todo território nacional. Pode-se optar por uma autorização regional, porém o preço que se paga pela outorga, que será visto adiante, é o mesmo. O âmbito da prestação é nacional e internacional. Se utilizar equipamentos de Radiocomunicação Restrita, declarar que estarão em conformidade com a Resolução Anatel 506/2008, que será abordada em detalhes mais adiante. A interconexão é obrigatória e envolve as redes de suporte do SCM e entre estas e as redes de outros serviços de telecomunicações de interesse coletivo. Deve existir, por parte do solicitante, a disponibilidade de pelo menos um ponto de interconexão. Os pontos de presença são os municípios onde a empresa tem a intenção de iniciar a exploração comercial do serviço. O cronograma deverá conter a área de prestação do serviço, a previsão da data de implantação dos principais pontos de presença com estimativa do número de usuários, além da previsão da data para atendimento do restante da área de prestação do serviço. A documentação é analisada por uma área específica da Agência. Caso não haja problemas, é elaborada uma Matéria para apreciação do Conselho Diretor, o órgão máximo da Anatel. Após sua aprovação, é emitido um Ato de autorização de serviço e com isso é gerado o Preço Público pelo Direito de Exploração de Serviços de Telecomunicações e pelo Direito de Exploração de Satélite (PPDESS), cujo valor, para o SCM, é de R$ 9.000,00 (Nove mil reais). Conforme Artigo 18º da Resolução Anatel 386/2004 e sua alteração, Resolução 484/2007, o valor pode ser quitado em três
20 20 parcelas. A primeira é gerada com vencimento para 40 dias após a publicação do Ato no Diário Oficial da União (DOU). A segunda vence seis meses após a primeira. A terceira, e última, vencerá seis meses após a segunda. Ou seja, em um ano, o valor total deve ser quitado.
21 Autorização de Uso de Radiofreqüência Neste tópico, encontra-se algo que gera comentários e interpretações errôneas a respeito do uso da subfaixas ,5 MHz e MHz. Essas subfaixas só são permitidas para equipamentos considerados como radiação restrita. Para esses equipamentos, o Artigo 163, da Lei Geral de Telecomunicações (LGT) 9.472/1997, afirma, em relação à autorização de uso de radiofreqüência, que: Art. 163º O uso de radiofreqüência, tendo ou não caráter de exclusividade, dependerá de prévia outorga da Agência, mediante autorização, nos termos da regulamentação. 1 Autorização de uso de radiofreqüência é o ato administrativo vinculado, associado à concessão, permissão ou autorização para prestação de serviço de telecomunicações, que atribui a interessado, por prazo determinado, o direito de uso de radiofreqüência, nas condições legais e regulamentares. 2 Independerão de outorga: I - o uso de radiofreqüência por meio de equipamentos de radiação restrita definidos pela Agência; II - o uso, pelas Forças Armadas, de radiofreqüências nas faixas destinadas a fins exclusivamente militares. 3 A eficácia da autorização de uso de radiofreqüência dependerá de publicação de extrato no Diário Oficial da União. Depreende-se, pelo 2, inciso I, que para equipamentos de radiação restrita não há Ato de autorização de uso de radiofreqüência. Porém, como já visto anteriormente, os provedores de acesso à Internet, uma vez que exploram serviço de telecomunicação, necessitam de algo mais básico e anterior ao uso de radiofreqüência, que é o Ato de autorização para explorar o serviço de telecomunicação. Portanto, há Ato para o serviço, mas não existe para usar a radiofreqüência. Daí, o leitor já pode ter ouvido expressões como faixa pública ou livre para as subfaixas ,5 MHz e MHz. Mas não confunda, só poderá usar os canais de radiofreqüência, se possuir autorização para prestar serviço. Caso houvesse a necessidade de autorização de uso de radiofreqüência, seria devido o Preço Público pelo Direito de Uso de Radiofreqüência (PPDUR). Este valor depende de vários parâmetros técnicos. Para maiores informações, consulte a Resolução Anatel 387/2004 e seu respectivo anexo.
22 Licenciamento de Estações O uso de equipamentos nas subfaixas ,5 MHz e MHz deve estar de acordo com os aspectos técnicos constantes na Resolução Anatel 506/2008 e seu respectivo anexo. Falando um pouco mais sobre ela, qualquer equipamento que apresenta as características definidas nas Seções I a XVIII são denominados de radiação restrita. Esse termo advém do fato de que, normalmente, são emissões de campos eletromagnéticos de baixa intensidade, implicando curto alcance. Ela engloba equipamentos como microfone sem fio, alarme de carro, telefone sem fio, dentre outros. Observe que conforme Artigo 1º e Inciso VII do Artigo 2º do Regulamento têm-se: Art. 1º Este Regulamento tem por objetivo caracterizar os equipamentos de radiação restrita e estabelecer as condições de uso de radiofreqüência para que possam ser utilizados com dispensa da licença de funcionamento de estação e independentes de outorga de autorização de uso de radiofreqüência, conforme previsto no art. 163, 2o, inciso I da Lei no 9.472, de 16 de julho de Inciso VII do Artigo 2º: Equipamento de Radiocomunicação de Radiação Restrita: termo genérico aplicado a equipamento, aparelho ou dispositivo, que utilize radiofreqüência para aplicações diversas em que a correspondente emissão produza campo eletromagnético com intensidade dentro dos limites estabelecidos neste Regulamento. Eventualmente, pode estar especificado neste Regulamento um valor de potência máxima de transmissão ou de densidade de potência máxima em lugar da intensidade de campo; O Artigo 60º da Lei Geral das Telecomunicações (LGT) 9.472/1997 define estação de telecomunicação: Art. 60º Serviço de telecomunicações é o conjunto de atividades que possibilita a oferta de telecomunicação. 1 Telecomunicação é a transmissão, emissão ou recepção, por fio, radioeletricidade, meios ópticos ou qualquer outro processo eletromagnético, de símbolos, caracteres, sinais, escritos, imagens, sons ou informações de qualquer natureza. 2 Estação de telecomunicações é o conjunto de equipamentos ou aparelhos, dispositivos e demais meios necessários à realização de telecomunicação, seus acessórios e periféricos, e, quando for o caso, as instalações que os abrigam e complementam, inclusive terminais portáteis. A licença de funcionamento é o documento comprobatório que permite o funcionamento da estação. Então, quando se comentou no tópico a respeito da autorização de serviço, que só ela não bastaria, pode-se afirmar que com a licença de
23 23 funcionamento, a estação pode operar e, por conseguinte, haverá, de fato, a exploração de serviço de telecomunicação. As estações de radiação restrita são, normalmente, isentas de licenciamento. Assim, não há de se falar em licença para usar um alarme de carro ou microfone sem fio. Porém, apenas para os equipamentos de radiação restrita que usam a faixa de interesse deste trabalho, pode haver o licenciamento ou cadastramento das estações. Será explicado, a seguir, o que significa cadastramento. Por enquanto, atente-se à questão do licenciamento. Conforme Artigo 3º do Anexo à Resolução 506/2008, há o que segue: Art. 3º As estações de radiocomunicação, que fizerem uso de equipamentos de radiação restrita caracterizados por este Regulamento, estão isentas de cadastramento ou licenciamento para instalação e funcionamento. Parágrafo único. Quando a atividade de telecomunicações desenvolvida pela estação de radiocomunicação extrapolar os limites de uma mesma edificação ou propriedade móvel ou imóvel, e as estações de radiocomunicações fizerem uso de equipamentos definidos nas Seções IX e X deste Regulamento, aplicam-se as seguintes disposições: I quando o funcionamento dessas estações estiver associado à exploração do serviço de telecomunicações de interesse coletivo, será necessária a correspondente autorização do serviço, bem como o licenciamento das estações que se destinem à: a) interligação às redes das prestadoras de serviços de telecomunicações; ou b) interligação a outras estações da própria rede por meio de equipamentos que não sejam de radiação restrita; II quando o funcionamento dessas estações servir de suporte à rede de telecomunicações destinada a uso próprio ou a grupos determinados de usuários, será dispensada a obtenção da autorização de serviço, devendo ainda, caso as estações estejam operando em conformidade com as alíneas a ou b do inciso I deste artigo, ser cadastradas no banco de dados da Agência; III os incisos I e II não se aplicam quando as estações operarem nas condições previstas no 2º do art. 39, deste Regulamento. Nesse caso, será necessária a autorização de serviço, assim como o licenciamento das estações. Devido ao crescimento das redes sem fio, que podem alcançar vários quilômetros, houve uma abordagem específica para a questão da licença de estação. Exatamente para as seções IX e X do Regulamento, que englobam as subfaixas de interesse deste trabalho 8. Se as redes das seções IX e X formarem uma rede interna (indoor), como em uma residência ou dentro de uma empresa, não será necessária nenhuma autorização (de serviço e uso de radiofreqüência), bem como licenciamento de estação. Por interna, entenda-se que ela está nos limites de uma mesma edificação. Mais claramente, ela não 8 As seções também valem para as seguintes subfaixas: ,5 MHz, MHz e MHz.
24 atravessou a rua e nem engloba o vizinho ao lado, ou seja, não há uso de uma antena externa tendenciosamente colocada para permitir o enlace. Ressalte-se que, tecnicamente, mesmo com o uso de antenas internas, as ondas eletromagnéticas poderiam ultrapassar esses limites, mas usando criptografia e métodos de autenticação adequados não haveria acesso às informações ou redes. Os casos externos (outdoors) são os que ultrapassam os limites de uma mesma edificação. Para os casos de interesse coletivo, onde se encontra o Serviço de Comunicação Multimídia, é necessária a licença de estação para equipamentos de radiação restrita em três casos. O primeiro acontece quando a estação está conectada à banda contratada (link dedicado) de outra operadora, a fim de fornecer o que chamamos anteriormente de conexão lógica. Isso advém do inciso I a). No segundo caso, o inciso I b) afirma que há licença, se estação de radiação restrita estiver conectada a outras estações da própria rede que não sejam de radiação restrita. Como exemplo, suponha que o sinal é levado por fibra óptica ou por uma radiofreqüência diferente da estudada neste trabalho até uma estação de radiação restrita, que fará a distribuição aos clientes. Neste caso, deverá possuir licença. diz que: Para se chegar à terceira conclusão, o Artigo 39º do anexo à Resolução 506/ Art. 39º Equipamentos Utilizando Tecnologia de Espalhamento Espectral ou outras Tecnologias de Modulação Digital operando nas faixas ,5 MHz, MHz, ,5 MHz e MHz devem atender às condições estabelecidas nesta Seção. 1º Exceto quando estabelecido o contrário, os equipamentos operando de acordo com o estabelecido nesta Seção podem ser utilizados em aplicações ponto-a-ponto e ponto-multiponto do serviço fixo e em aplicações do serviço móvel. 2º As condições estabelecidas nesta Seção, para a faixa ,5 MHz, não valem para os equipamentos cujas estações utilizem potência e.i.r.p. superior a 400 mw, em localidades com população superior a habitantes. Neste caso, as estações deverão ser licenciadas na Agência, nos termos da regulamentação específica pertinente a esta faixa. 3º Na faixa ,5 MHz, será admitido apenas o uso de Tecnologia de Espalhamento Espectral ou Tecnologia de Multiplexação Ortogonal por Divisão de Freqüência OFDM. Analisando o 2º, faz-se necessário consultar a Resolução Anatel 397/2004 e sua alteração: Resolução 497/2008.
25 25 No anexo, em seu Artigo 1º há: Art. 1º Este Regulamento tem por objetivo estabelecer condições de uso de radiofreqüências da faixa de MHz a 2.483,5 MHz por equipamentos utilizando tecnologia de espalhamento espectral ou tecnologia de multiplexação ortogonal por divisão de freqüência, cujas estações correspondentes utilizem potência e.i.r.p. superior a 400 mw, em localidades com população superior a habitantes. Parágrafo único. Aos equipamentos utilizando tecnologia de espalhamento espectral ou tecnologia de multiplexação ortogonal por divisão de freqüência, na faixa de MHz a 2.483,5 MHz, que não atendam ao estabelecido no caput deste artigo, aplicam-se as condições estabelecidas no Regulamento sobre Equipamentos de Radiocomunicação de Radiação Restrita, aprovado pela Resolução n.º 365, de 10/05/2004. Ressalte-se que a Resolução Anatel 365/2004 foi a que lidava anteriormente com os equipamentos de radiação restrita, tendo sida revogada e substituída pela Resolução Anatel 506/2008. Assim, chega-se, de fato, ao terceiro caso. Se a estação usar a subfaixa de ,5 MHz, em cidades com mais de 500 mil habitantes com potência efetivamente irradiada superior (eirp) a 400 mw, necessitará de licença. Aqui, as três condições simultâneas (subfaixa, população e potência) devem ser satisfeitas. Se, no mínimo, uma delas não satisfizer, não será necessária a licença para a estação. Note, para esta situação, quantas variáveis estão envolvidas com relação à isenção de licença: população, parâmetro técnico e subfaixa em uso. Ainda, esses critérios populacionais e técnicos não são verificados se o equipamento operar em MHz.
26 26 A fim de orientação quanto ao critério populacional, segue uma tabela do IBGE de listando as 36 cidades com mais de 500 mil habitantes, fazendo a observação de que em Londrina/PR faltavam menos de três mil habitantes para ultrapassar esse patamar. Observe abaixo. UF Município População UF Município População AL Maceió PI Teresina AM Manaus PR Curitiba BA Feira de Santana RJ Nova Iguaçu BA Salvador RJ Duque de Caxias CE Fortaleza RJ São Gonçalo DF Brasília RJ Rio de Janeiro GO Goiânia RN Natal MA São Luís RS Porto Alegre MG Juiz de Fora SE Aracaju MG Uberlândia SP Ribeirão Preto MG Contagem SP Sorocaba MG Belo Horizonte SP São José dos Campos MS Campo Grande SP Santo André MT Cuiabá SP Osasco PA Belém SP São Bernardo do Campo PB João Pessoa SP Campinas PE Jaboatão dos Guararapes SP Guarulhos PE Recife SP São Paulo Tabela Cidades com população acima de 500 mil habitantes Observe que, pela regulamentação atual, a resposta à pergunta Essa estação de radiação restrita precisa de licença? é Depende!. Deve-se analisar todas as variáveis, a fim de dar uma resposta. 9 O autor acessou, em meados de janeiro de 2009, o sítio No item População/Contagem da População 2007, existem as tabelas, para cada Estado, com a população por município.
27 Exemplo prático de licenciamento de estações Na figura 2.4, há um exemplo que envolve situações típicas encontradas nas redes dos provedores de SCM. Em seguida, serão feitos comentários quanto à necessidade ou não de licença. 2,4 GHz 5,7 GHz 5,7 GHz Estação 1 2,4 GHz Provedor Estação 2 2,4 GHz Internet Figura Exemplo de rede sem fio Os símbolos 2,4 GHz e 5,7 GHz são para simplificar a figura e referem-se às subfaixas já mencionadas. Como há uso da subfaixa 2,4 GHz, o critério populacional faz-se necessário.
28 Para cidades com população acima de 500 mil habitantes A estação que está ligada à Internet, no Provedor, deve possuir licença, independentemente da população, subfaixa usada e potência equivalente isotropicamente irradiada (eirp). No provedor, há enlaces em 2,4 GHz diretamente aos clientes. Se as estações terminais operarem com eirp superior a 400 mw, devem ser licenciadas. Caso contrário, não precisam. Ainda no provedor, há um enlace ponto a ponto, em 5,7 GHz, entre provedor e cliente. Não será necessário licenciar as estações. Isso também vale para o enlace em 5,7 GHz entre o provedor e a estação 2. Para a estação 2 que distribui sinais aos clientes, como opera em 2,4 GHz, devese observar se o eirp é maior que 400 mw. Se for, será necessária licença. Isso vale também para as estações terminais ligadas a ela Para cidades com população inferior a 500 mil habitantes A estação que está ligada à Internet, no Provedor, deve possuir licença, independentemente da população, subfaixa usada e potência equivalente isotropicamente irradiada (eirp). No provedor, há enlaces em 2,4 GHz diretamente aos clientes. Uma vez que a população é inferior a 500 mil habitantes, não será necessária licença para as estações terminais. Ainda no provedor, há um enlace ponto a ponto, em 5,7 GHz, entre provedor e cliente. Não será necessário licenciar as estações. Isso também vale para a estação 2 e as terminais ligadas a ela operando em torno de 2,4 GHz.
29 Fluxograma para o licenciamento de estações SCM Diante de tantas variáveis, pode-se até fazer um fluxograma para o licenciamento de estações de radiação restrita, quando utilizadas para prestar o SCM. Estação Não Radiação Restrita? Sim Sim Interligada? Não Opera em 2,4 GHz? Não Sim População acima de 500 mil habitantes? Não Sim Sim eirp > 400 mw? Não Licença Sem Licença Figura Fluxograma sobre o Licenciamento de Estação de radiação restrita para o SCM
30 Tributos À licença de estação, são atrelados dois tributos. A Taxa de Fiscalização de Instalação (TFI) é devida no momento do licenciamento da estação e em alguns outros como prorrogação no uso da radiofreqüência ou alteração técnica. O valor, conforme Lei Nº 5.070/ e Resolução Anatel 255/2001, para o Serviço de Comunicação Multimídia é de R$ 1.340,80 por estação conectada ao link dedicado (banda contratada), repetidora, se necessitar de licenciamento, ou quando conectada a outra estação que não seja de radiação restrita. Já a estação terminal custa R$ 26,83, caso precise de licença. Observe que, a rigor, na tabela anexa, não aparecem as estações do Serviço de Comunicação Multimídia (SCM). Neste caso, é aplicado o que há no Artigo 10º da Lei 5.070/1966, que se refere ao antigo Serviço Móvel Celular (SMC), hoje Serviço Móvel Pessoal (SMP). A seguir, a tabela com o resumo da TFI: Estação TFI (R$) Base (Conectada à banda contratada, Repetidora, Conectada a outra que não seja de radiação 1.340,80 restrita) Terminal (Estação no Cliente) 26,83 Tabela TFI das estações do SCM A Taxa de Fiscalização de Funcionamento (TFF) é devidamente anualmente, sempre em 31 de março, em relação ao número de estações ativas em 31 de dezembro do ano anterior, e o valor equivale a quarenta e cinco por cento (45%) da TFI, conforme nova redação dada pela Lei / Anteriormente, a TFF equivalia a 50% da TFI. Mas o aparente desconto não teve efeito para o bolso de quem possui autorização de serviço, pois os 5% de diferença transformaram-se na Contribuição para o Fomento da Radiodifusão Pública (CFRP). 10 Disponível em Acesso em: 13 de setembro de Disponível em Acesso em: 13 de setembro de 2009.
31 Exemplo prático de cálculo dos tributos TFF e TFI Suponha que uma autorizatária de SCM, no ano de 2008, possua 5 estações conectadas a links de outras operadoras devidamente licenciadas até o dia 31 de dezembro. Em 31 de março de 2009, será devida a TFF cujo valor é de: TFF 0,45TFI 0, ,80 R$3.016,80 Suponhamos que, em 2009, a empresa licencie mais 50 estações, sendo 2 interligadas as outras operadoras, 3 repetidoras e 45 terminais. Assim, pagará, em 2009, além da TFF, uma TFI de: TFI , , ,83 R$ 7.911,35 E em 2010, a sua TFF, agora para 55 estações, será de: TFF 0,45TFI 0, , ,83 R$ 6.576,91 Além da TFF, existirá, anualmente, também com vencimento em 31 de março, a Contribuição para o Fomento da Radiodifusão Pública (CFRP), que é calculada da maneira abaixo: CFRP 0,05TFI
32 Instalação e Licenciamento das Estações Após se obter autorização de serviço e compreendido o tipo de estação que deve ser licenciada, chega-se à última etapa. Conforme Anexo III da Resolução Anatel 272/2001: DO PROJETO DE INSTALAÇÃO Art. 1º O Projeto de Instalação deve conter pelo menos as seguintes informações: I - endereço das principais estações; II - plantas em escala adequada indicando os limites da área de prestação de serviço e a posição das principais estações; III - especificações para a conexão de unidades de assinantes à rede de suporte; IV - autorização da prefeitura para construção do sistema, quando necessário; V - descrição sistêmica indicando os principais blocos constituintes do sistema e suas funções, com diagrama ilustrativo simplificado; VI - descrição das facilidades pretendidas de gerenciamento do sistema, do serviço e dos assinantes; VII - capacidade pretendida do sistema em termos de número de canais e largura de banda ou taxa de transmissão; VIII - padrões de modulação, compressão e codificação pretendidos; IX - descrição dos possíveis tipos de unidades de assinantes, suas respectivas funções e características macroscópicas; X - parâmetros de qualidade pretendidos; XI - aplicações e respectivas formas de oferta do serviço aos assinantes; XII - dimensão estimada do mercado potencial para serviço, bem como a penetração pretendida e as possibilidades mercadológicas resultantes; XIII - prazo proposto para o início da exploração comercial do serviço, que não poderá ser superior ao disposto no artigo 23 deste Regulamento. XIV alterações introduzidas em relação ao Projeto Básico. 1º Para o disposto no inciso XIV, as alterações efetuadas entre o Projeto Básico e o Projeto de Instalação, bem como alterações posteriores no Projeto de Instalação, devem respeitar as características mínimas estabelecidas no termo de autorização, bem como neste e demais regulamentos aplicáveis. 2º A Anatel poderá eximir a prestadora da apresentação de parte dos itens relacionados no caput, bem como poderá solicitar a inclusão de outras informações. Art. 2º O resumo do Projeto de Instalação, ao ser apresentado à Anatel, deve ser acompanhado de: I - solicitação de análise de Projeto de Instalação; II - anotação de Responsabilidade Técnica (ART) relativa ao projeto, assinado pelo engenheiro responsável pelo mesmo; e III - declaração do engenheiro responsável com subscrição do representante legal da prestadora atestando que a instalação proposta atende aos regulamentos e normas aplicáveis. Essa é a última parte para regularização. O objetivo é a obtenção da(s) licença(s) de funcionamento. Diferentemente da autorização de serviço, a documentação é analisada e aprovada apenas pela área técnica e jurídica responsável sem passar pelo Conselho Diretor, assim, o trâmite é mais rápido.
33 Outras situações Este tópico não aborda diretamente o tema da monografia, porém é de importância pois presta esclarecimentos sobre alguns temas que podem gerar dúvidas e, ao mesmo tempo, consolida o entendimento regulatório Autorizações para Uso Próprio Tecnicamente, fala-se do mesmo caso abordado, a diferença básica é que a prestação de serviço é para uso próprio, o que significa, na prática, que não há comercialização do serviço. O uso de equipamentos nas subfaixas ,5 MHz e MHz, para uso próprio, pode ou não necessitar de autorização de serviço e da(s) respectiva(s) licença(s) de estação(ões). Como exemplo de aplicação, há a interligação entre a matriz e filiais de uma rede de lojas, por exemplo, ponto a ponto e/ou ponto-multiponto. No Artigo 131º da Lei Geral de Telecomunicações (LGT), 2, consta: Art. 131º A exploração de serviço no regime privado dependerá de prévia autorização da Agência, que acarretará direito de uso das radiofreqüências necessárias. 2 A Agência definirá os casos que independerão de autorização. E alguns desses casos que independerão de outorga de serviço, estão definidos no Artigo 3º do anexo à Resolução Anatel 506/2008, onde há apenas os incisos de interesse, uma vez que já foi citado, na íntegra, anteriormente. Art. 3º As estações de radiocomunicação, que fizerem uso de equipamentos de radiação restrita caracterizados por este Regulamento, estão isentas de cadastramento ou licenciamento para instalação e funcionamento. Parágrafo único. Quando a atividade de telecomunicações desenvolvida pela estação de radiocomunicação extrapolar os limites de uma mesma edificação ou propriedade móvel ou imóvel, e as estações de radiocomunicações fizerem uso de equipamentos definidos nas Seções IX e X deste Regulamento, aplicam-se as seguintes disposições: II quando o funcionamento dessas estações servir de suporte à rede de telecomunicações destinada a uso próprio ou a grupos determinados de usuários, será dispensada a obtenção da autorização de serviço, devendo ainda, caso as estações estejam operando em conformidade com as alíneas a ou b do inciso I deste artigo, ser cadastradas no banco de dados da Agência;
34 III os incisos I e II não se aplicam quando as estações operarem nas condições previstas no 2º do art. 39, deste Regulamento. Nesse caso, será necessária a autorização de serviço, assim como o licenciamento das estações. Do exposto, conclui-se que só haverá necessidade de autorização de serviço e da respectiva licença, se a estação usar a subfaixa ,5 MHz, em cidades com mais de 500 mil habitantes com potência equivalente efetivamente irradiada (eirp) superior a 400 mw. Aqui, três condições simultâneas devem ser satisfeitas. Se, no mínimo, uma delas não for satisfeita, não serão necessárias autorização para explorar serviço e licença para as estações. Observe que é idêntico ao terceiro caso de licenciamento para o Serviço de Comunicação Multimídia (SCM). A autorização, se for necessária, é para explorar o Serviço Limitado Privado (SLP), submodalidade Rede Privada, conforme sua definição na Norma 13/1997: 34 Serviço Limitado Privado: Serviço Limitado, telefônico, telegráfico, de transmissão de dados ou qualquer outra forma de telecomunicações, destinado ao uso próprio do executante, seja este uma pessoa natural ou jurídica; Serviço de Rede Privado: serviço não aberto à correspondência pública, destinado a prover telecomunicação a uma mesma entidade, entre pontos distribuídos, de forma a estabelecer uma rede de telecomunicações privada; Também, entende-se que para os demais casos, basta fazer um cadastro com informações da estação no banco de dados da Anatel. Atualmente, esse cadastro ainda não se encontra disponível. Cadastro não é licença, é apenas uma informação que estará disponível para consultas e análise por parte da área de fiscalização da Agência. A Resolução Anatel 506/2008 apresenta o termo Grupo de usuários. Ele advém Artigo 18º da Resolução Anatel 73/1998. A idéia seria facilitar a situação para que um usuário de um provedor SCM formasse uma rede, usando equipamentos de radiação restrita, a fim de ser compartilhada com pessoas próximas a ele, fisicamente falando, sem necessitar de autorização de serviço e licença de estação. Críticas quanto às implicações da isenção de licença, no caso SCM, e de autorização de serviço para uso próprio serão feitas no tópico 5 Conclusão.
35 Fluxograma para o licenciamento de estações SLP Por fim, abaixo há o fluxograma para a prestação para uso próprio. Estação Não Radiação Restrita? Sim Interligada? Sim Não Opera em 2,4 GHz? Não Sim População acima de 500 mil habitantes? Não Sim Sim eirp > 400 mw? Não Licença Cadastramento Figura Fluxograma sobre o Licenciamento/Cadastramento de Estação de radiação restrita para o SLP
36 Prefeituras As Prefeituras não podem obter diretamente a autorização de SCM, devido ao fato de não poderem comercializar serviço de telecomunicação, conforme Artigo 173 da Constituição Federal. Assim, as Prefeituras questionaram o Conselho Diretor da Anatel quanto ao tipo de autorização que precisariam para realizar programas de inclusão digital, levar Internet às escolas e interligar seus próprios prédios, por exemplo. A Matéria, em seu histórico, afirma que: Ocorre no Brasil já algum tempo que prefeituras municipais, diante do avanço tecnológico na párea de acessos sem fio à internet, tem instalado sistemas de telecomunicação em freqüência de radiação restrita, não licenciáveis, para possibilitar aos munícipes, acesso aos sistemas da prefeitura, aos seus serviços em geral e outros nas áreas de educação e cultura além de prover acesso a rede mundial de computadores. Além disso, há informações quanto ao conteúdo que trafegaria nas redes das Prefeituras. O histórico acima cita acesso à Internet, mas na Análise, no item 2.2, há o que segue: Artigo 1º é:... A Prefeitura tem várias formas de relacionar ou atender os munícipes. Pode ter balcões, mesas, guichês, call center, terminais de autoatendimento, bibliotecas, consultórios, telecentros de acesso ao seu sítio da internet, etc. São canais de atendimento de serviços público municipais e de acesso à educação e cultura pelos quais a prefeitura atende a municipalidade sem nada cobrar, obedecendo a sua missão constitucional, na execução orçamentária da política municipal. Pode-se observar que, a grande maioria das formas de atendimento listadas pode ser substituída por acesso remoto pelo computador do munícipe. Portanto, se tivermos gratuidade do acesso, e se limitarmos este acesso aos serviços da Prefeitura, ao território municipal e aos munícipes e não abri-lo a correspondência pública, teremos a definição do Serviço Limitado Privado na submodalidade de Serviço de Rede Privado... Isso culminou com o Ato , de 27 de julho de 2007, cujo conteúdo do Art. 1º Manifestar o entendimento de que as Prefeituras Municipais poderão, nos termos da regulamentação em vigor, prestar os serviços de telecomunicações, no âmbito municipal, de forma indireta, por meio de empresas públicas ou privadas autorizadas para prestação do Serviço de Comunicação Multimídia; ou, de forma direta, pela prestação do Serviço de Rede Privado, submodalidade do Serviço Limitado Privado, de interesse restrito, não aberto à correspondência pública, de forma gratuita, limitado o acesso aos serviços da Prefeitura, ao território municipal e aos seus munícipes, mediante autorização da Anatel.
37 37 Assim, a decisão tomada pelo Conselho Diretor foi a de que as Prefeituras poderiam prestar diretamente o serviço de telecomunicações no âmbito municipal por meio de autorização para prestar o Serviço Limitado Privado, submodalidade Rede Privada, ou constituir uma empresa pública para que esta obtivesse a autorização para o SCM. Após a decisão, cita-se trecho de Ato em que a Prefeitura explora diretamente. O Art. 1º do Ato 7761/2008 informa que: Art. 1º Expedir autorização à SÃO MARCOS PREFEITURA, CNPJ: / , para explorar, de forma direta, o Serviço Limitado Privado, submodalidade Serviço de Rede Privado, de interesse restrito, por prazo indeterminado, sem caráter de exclusividade, não aberto à correspondência pública, de forma gratuita, limitado o acesso aos serviços da Prefeitura e aos seus munícipes, no município de São Marcos, estado do Rio Grande do Sul. Apesar da decisão do Conselho ser clara quanto à obrigatoriedade da obtenção da autorização para uso próprio, o Regulamento de radiação restrita, publicado após essa decisão, trouxe situações em que não é necessária a autorização de serviço. Além disso, o serviço ao munícipe prestado em sua residência pode ser motivo de questionamento. No tópico 5 Conclusão, o autor emitirá opinião a respeito dos assuntos.
38 Parcerias Esse termo "Parceria" ou seus equivalentes como Terceirização, aluguel de licença, vistos comumente em sítios 12, merecem alguns comentários. Conforme visto anteriormente, o acesso à Internet compreende a conexão física (SCM) e a lógica (SVA). Isso dá margem à empresa que oferta o SCM ser diferente da que disponibiliza o SVA. Assim, pode haver uma situação bastante peculiar: 1. Empresa A: Deve ter autorização de Serviço de Comunicação Multimídia (SCM). É a "conexão física" do cliente ao ponto de conexão à Internet. 2. Empresa B: Realiza o Serviço de Valor Adicionado (SVA), que não é serviço de telecomunicação. É a conexão do usuário propriamente à Internet. Assim, para funcionar corretamente, o cliente/usuário final deve enxergar pelo SCM, contrato e boleto com o CNPJ da Empresa A. Pelo SVA, contrato e boleto com o CNPJ da Empresa B. Além disso, existem outros dois contratos, que não são com os usuários. O contrato entre a empresa de SCM e a de SVA, e o contrato da SVA com a operadora que fornece o link dedicado. Um problema comumente visto pelo autor, no cotidiano do trabalho, nessas "Parcerias" é que a estação é licenciada pela empresa de SCM, pois é que detém a autorização e só ela pode licenciar em seu próprio nome, mas o cliente final só vê os boletos e contratos com a empresa SVA. E isso não pode. O usuário final deve ver as duas, tanto por contratos distintos, quanto por boletos para CNPJ diferentes. Além desse, outro problema é que acaba não havendo a arrecadação do Fundo de Universalização dos Serviços de Telecomunicações (FUST). Ele é calculado em cima da receita operacional e se uma autorizatária não declara que aquele usuário faz parte de 12 Exemplos: e Acesso: em 30 de agosto de 2009.
39 sua receita, há perda do Fundo. Para maiores informações sobre o FUST consulte a Lei Nº 9.998/ Autorização para provedores usando outras faixas de radiofreqüência ou meios guiados Caso o acesso (conexão física) à Internet a terceiros se dê, por exemplo, via cabo coaxial, par trançado ou fibra óptica, ou ainda, usando radiofreqüência, só que diferente das subfaixas de radiação restrita, ou use satélites, a empresa necessitará também, para prover o serviço, de uma autorização de Serviço de Comunicação Multimídia (SCM) Licença para provedores usando outras faixas de radiofreqüência ou meios guiados Nesse caso, todas as estações (conectada à banda contratada, repetidoras ou terminais) devem ser licenciadas. Ou seja, a resposta sobre Precisa de licença?, é, certamente, Sim! Banda Larga Móvel 3G As operadoras de Serviço Móvel Pessoal (SMP), que advieram da conhecida telefonia celular, passaram a ofertar o acesso à Internet a partir dos aparelhos celulares ou de computadores. Essas autorizatárias compram canais de radiofreqüência (pagam pelo PPDUR) para explorar o serviço. Só que em vez de apenas trafegar voz e dados de sinalização telefônica, oferecem também o acesso à Internet. Portanto, o termo banda larga móvel é, sob o ponto de vista regulatório, o Serviço Móvel Pessoal (SMP). 13 Disponível em Acesso: em 30 de agosto de 2009.
40 Certificação e Homologação Falou-se sobre autorização de serviço, autorização de uso de radiofreqüência e licença de estação. Mas há algo mais básico a que os equipamentos de telecomunicações (como transceptores, antenas, cabos) devem obedecer. Eles são submetidos a testes a fim de serem aprovados de acordo com as características técnicas da regulamentação vigente. Essa aprovação gera a certificação de conformidade. Após a etapa de certificação, a Anatel aprova o certificado através de um Ato denominado de homologação. Para maiores detalhes, consulte a Resolução Anatel 242/2001 e seu respectivo anexo. Assim, todo equipamento de telecomunicações deve ser homologado pela Anatel. Imagine um equipamento fabricado nos Estados Unidos, lá também há a certificação do FCC Federal Communications Commission. Porém, para ser comercializado no Brasil, o equipamento deve ter a aprovação da Anatel, mesmo que já tenha sido aprovado pelo FCC. Esclarecido isso, verifique, a seguir, algumas observações sobre equipamentos que operam na subfaixa do trabalho.
41 41 O primeiro exemplo é o ponto de acesso Edimax, modelo EW-7209APG, cujo nº de Homologação é O certificado de conformidade 15 é mostrado abaixo. Figura Certificado de Conformidade do AP Edimax 14 Para verificar se um determinado equipamento é homologado, basta acessar o seguinte endereço: O autor sempre procura fazer a consulta usando apenas o campo Palavra-chave do Modelo. 15 Após consultar o produto, deve-se ir ao campo Arquivo para obter informações como fotos do produto, manual e certificado de conformidade.
42 42 A seguir, observe a homologação 16. Figura Certificado de Homologação do AP Edimax Trata-se de um equipamento para aplicações do tipo ponto-multiponto. É composto pelo transceptor e uma antena incorporada de ganho 5 dbi. Conforme certificado de homologação, trata-se de um equipamento de radiação restrita. Porém, o que pode ocorrer é que, devido ao ganho baixo, haja a substituição da antena por outra de ganho maior, a fim de aumentar a cobertura do sinal. 16 Após consultar o produto, basta clicar no campo Nº de Homologação para verificar o certificado de homologação.
43 43 O Artigo 7 do Regulamento de radiação restrita afirma que: Art. 7. Exceto quando explicitamente estabelecido o contrário neste Regulamento, todo equipamento de radiação restrita deve ser projetado para assegurar que nenhuma outra antena além daquela com ele fornecida possa ser usada. 1. O uso de uma antena incorporada (com conexões permanentes) ao equipamento é considerado suficiente como atendimento ao disposto no caput deste artigo. 2. O uso de conectores genéricos de antenas ou elétricos não é permitido. Portanto, um novo conjunto, com outra antena, não foi homologado pela Agência. Como opera fora das condições originais, o entendimento possível do Artigo supracitado é que a estação de telecomunicação é passível de lacração, por não ser homologada, mesmo que possua licença. O segundo exemplo é o equipamento SLA 1154-SS, cujo nº de homologação é O certificado de conformidade segue abaixo. Figura Certificado de Conformidade do SLA
44 44 A seguir, a homologação. Figura Certificado de Homologação do SLA É um equipamento que pode ser usado em aplicações ponto a ponto ou pontomultiponto. Além disso, pode ser usado com antenas externas de 12, 20 ou 33 dbi. Assim, dado que a antena externa utilizada é homologada e possui um dos ganhos citados, o conjunto transceptor/ antena pode operar normalmente. Este assunto será abordado sob o ponto de vista técnico, no tópico Licenciamento de estações sob a visão da Engenharia.
45 Resumo Regulatório Abaixo segue um resumo acerca de todas as etapas envolvidas na regulação dos serviços de telecomunicações. O ponto básico é o uso de equipamentos homologados. Em seguida, se há exploração de serviço, para a qual se deve obter uma outorga, que é autorização no caso privado e concessão no regime público. Caso haja uso de radiofreqüência, deve haver Ato de autorização. E, por fim, a licença, que é o documento que dá à estação o direito de operar nas condições sob as quais foi aprovada. Observe que tudo o que foi comentado parágrafo anterior é valido na maioria dos casos dos serviços de telecomunicações existentes, exceto quando existirem equipamentos de radiação restrita. Para os provedores SCM com as características técnicas do trabalho, os equipamentos deverão ser homologados, haverá autorização de serviço, não existirá Ato de uso de radiofreqüência, e haverá ao menos uma licença de funcionamento (aquela com a qual o provedor SCM se conecta a outra operadora). Abaixo, segue uma visão a fim de reforçar os conceitos abordados durante este tópico. Figura Etapas envolvidas na Regulação dos Serviços de Telecomunicações
46 46 3 Aspectos Técnicos 3.1 Representação Vetorial dos Sinais Modulados Digitalmente Para entender as modulações aplicadas em ambientes sem fio, é fundamental usar a representação vetorial dos sinais modulados. A partir dela, a visualização do sinal modulado e do seu desempenho tornar-se-ão perceptíveis. Pode-se considerar que em um sistema de transmissão digital, os sinais (símbolos) transmitidos em cada intervalo de duração T pertencem a um conjunto com M sinais s 1( t),..., sm ( t), onde M é o número de sinais possíveis (Pimentel, 2007, p. 46) 17. Por exemplo, no caso binário, quando existem apenas dois sinais, M é igual a 2. Esse conjunto pode ser visto como um espaço vetorial. Além disso, os sinais podem ser escritos como uma combinação linear de funções de base 1( t),..., N( t), onde N M. As funções devem ser ortonormais, isto é, devem satisfazer a seguinte relação: T 0 0, i( t) j( t) dt 1, se i j se i j Os coeficientes são obtidos assim: s ik T 0 si( t) k( t) dt Ainda, a energia de um sinal pode ser definida por: E si T 0 si 2 ( t) dt Em se tratando de uma base qualquer ortonormal, a energia é unitária (Rappaport, 2009, p. 191). 17 O autor foi aluno, na disciplina de Comunicação Digital, do Professor Cecílio Pimentel, na Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), anos antes de o livro ser publicado.
47 Análise de Sinais Modulados Digitalmente: PSK e QAM Inicialmente, será analisada a modulação por chaveamento de fase (PSK Phase Shift Keying). Tome a modulação em fase digital binária (BPSK). A informação (bit 0 ou 1) equivale a duas formas de onda, no domínio temporal, com freqüência da portadora. Observe a representação abaixo. Sinal BPSK t Figura 3.1 Sinal BPSK no domínio do tempo s1 t e t Como transmitir 0 ou 1 equivale a enviar uma fase específica, ao se considerar s2 a representação para os símbolos 0 e 1 respectivamente, obtêm-se: s 2E Tb s 2E Tb b t cos2f ct 1 2E Tb b b t cos2 fct cos2 fct 2 Onde E b é a energia por bit, T b é o tempo de bit e um pulso retangular para representar a informação a ser modulada foi usado (Rappaport, 2009, p. 191). A base 2 Tb ortonormal é t cos2f ct vetorial são:. Assim, os sinais que compõem o seguinte espaço t S Eb, Eb t
48 48 A representação vetorial de um sinal modulado é conhecida como diagrama de constelação (Dobkin, 2005, p. 24). A componente ortonormal em fase (I) representa o eixo x e a em quadratura (Q), o y. Observe o diagrama abaixo: Q I Eb E b Figura 3.2 Diagrama de Constelação de um sinal BPSK Antes de prosseguir com mais exemplos, é importante verificar que, para sinais digitais, a relação entre sinal e ruído é dada por: P WN o E N b o Rb W Agora, é preciso introduzir dois conceitos. O primeiro, E b N o, é a eficiência de potência, que diz respeito à quantidade de potência que é necessária para que o sistema atinja um determinado desempenho, que em comunicação digital é a probabilidade de erro de bit. O segundo, Rb W, é a eficiência espectral, que lida com a capacidade do sistema em transmitir numa determinada taxa ocupando a banda de 1 Hz (Pimentel, 2007, p. 264 e 265). Introduzido os conceitos, pode-se voltar à figura anterior. A partir do diagrama de constelação, nota-se que se houvesse mais sinais dentro do raio E b, a modulação seria eficiente em termos de banda (eficiência espectral). Como a probabilidade de erro de bit está relacionada à distância entre os sinais, eles estariam mais próximos e a chance do receptor cometer um erro seria maior. Assim, é necessário aumentar a energia do sinal modulado, algo não muito interessante quando se está em ambientes sem fio, que pode requerer mobilidade. Isso implicaria consumo maior na bateria do equipamento. Os sinais no domínio da freqüência podem ser vistos através da análise da densidade espectral de potência. Essa análise não será feita aqui, devido a sua
49 49 complexidade. Para maiores detalhes, consulte o capítulo 6 de (Haykin, 2004). Mas se pode imaginar o sinal, no domínio da freqüência, com nulos, isto é, limitado em banda, de maneira que usaremos esse fato como critério para definir a largura de banda do sinal. Para o caso BPSK, os primeiros nulos, que concentram mais de 90% da energia do sinal, ocorrem em BPSK é de f 2 2 Tb Rb. f 1 fc Tb (Rappaport, 2009, p. 194). Assim, a banda do sinal Para clarear um pouco mais, tome a modulação em fase usando dois bits por símbolo ou QPSK. Agora, há quatro sinais que podem ser transmitidos. Cada símbolo é composto pela combinação de dois bits. E esses bits representam quatro fases: 0, 2, e 3 2. Usando a representação vetorial, os sinais podem ser representados por: Com S 2 E Ts 2 s t cos 2f ct i 1 0 t Ts e i 1, 2, 3, 4, onde T s é a duração do símbolo, que por sua vez, neste caso, é duas vezes o tempo de bit T b e o pulso que transporta a informação está no formato retangular (Rappaport, 2009, p. 195 e 196). Observa-se que o sinal QPSK possui componentes em fase e em quadratura, logo, sua representação, usando a identidade trigonométrica cos A B cos Acos B senasenb, pode ser dada por: S 2E Ts 2 2E Ts 2 s s t cos i 1 cos2 fct sen i 1 sen2f ct 2 2 são as bases ortonormais e os Ts Ts Onde 1t cos2 fct e 2t sen2 fct sinais compõem o seguinte espaço: S E cos i 1 t, Essen i 1 t 2 s 1 2 2
50 50 Os valores encontrados são: i I Q 1 E s Es 3 Es E s Tabela 3.1 Valores em fase e quadratura para a modulação 16-QAM Portanto, a representação gráfica será dada por: E s Q I 2 Es Figura 3.3 Diagrama de Constelação de um sinal QPSK Para o caso QPSK, os primeiros nulos ocorrem em f 2 fc 1 Tb (Rappaport, 2009, p. 197). Assim, a banda o sinal QPSK é de f 2 2Tb Rb. Comparando as eficiências espectrais de BPSK e QPSK encontram-se: Rb Rb BPSK : 0,5 W 2Rb Rb Rb QPSK : 1 W Rb Assim, o QPSK envia mais informação (dois bits) por banda. A sua probabilidade de erro de bit é idêntica ao BPSK. Para observar isso, no BPSK, de acordo com o diagrama de constelação, a distância entre os dois sinais é 2 Eb.
51 Já no QPSK, a distância entre os sinais adjacentes, que é a pior situação, já que estão mais próximos, é: 51 2 Es 2 2Eb 2 E b Resultado idêntico ao BPSK. Assim, o QPSK é um esquema que oferece uma eficiência espectral duas vezes maior, usando a mesma eficiência de potência. Para esquemas M-PSK, quanto maior o número de sinais M, maior será a eficiência espectral, ao custo de uma relação maior de E b No para se conseguir uma determinada probabilidade de erro de bit (Pimentel, 2007, p. 265 a 267). Na prática, para as redes sem fio objeto do trabalho, a modulação em fase usada é o BPSK ou QPSK. A modulação 8-PSK é usada na telefonia celular no padrão EDGE (Rappaport, 2009, p. 23). É fácil de visualizar, pelo diagrama de constelação, o comportamento da modulação em fase com mais sinais. Suponha M igual a dezesseis. São 16 pontos sobre o círculo, o que faz com que os pontos tornem-se cada vez mais próximos e a decisão sobre qual foi transmitido fica mais complicada. Portanto, para mais sinais, a relação E b No torna-se bastante elevada de maneira que outro tipo de modulação é mais adequado (Pimentel, 2007, p. 269). Trata-se da Modulação QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Na modulação QAM, tanto a fase quanto a amplitude variam. Assim, o sinal pode ser representado, de forma geral, por: S 2E Ts Ai1 Bi 2 min min t Ai cos2f ct Bi sen2f ct t t 2E T s Com 0 t Ts e i 1, 2, 3..., M, onde T s é a duração do símbolo, min E é a energia do sinal com amplitude mais baixa, e A i e B i são inteiros relacionados ao local do sinal no espaço vetorial (Rappaport, 2009, p. 211 e 212). As bases ortonormais são: Ts t cos2f ct 2 Ts t sen2f ct
52 52 Para o caso QAM com configuração retangular, (Pimentel, 2007, p. 58). Assim, os valores serão: A i e Bi valem 2i M 1 i I Q Tabela 3.2 Valores em fase e quadratura para a modulação 16-QAM Combinados, produzem os 16 pontos. Portanto, a representação da constelação para o 16-QAM retangular é dada por: Q I Figura 3.4 Diagrama de Constelação de um sinal 16-QAM A disposição dos sinais mais bem feita torna maior a eficiência espectral e de potência quando o número de sinais aumenta (M maior ou igual a 16) da modulação QAM em relação ao PSK. Por exemplo, consultando as tabelas 6.4 e 6.5 de Rappaport (2009, p. 211 e 213), para uma relação E b No 18, 5, na modulação QAM, um sinal com seis bits é enviado (M igual a 64) e a eficiência espectral é de três. Para o PSK, são enviados quatro bits (M é igual a 16) e a eficiência espectral é igual a dois. Caso seja fixada uma determinada probabilidade de bit de 10-5, um sinal 64-PSK necessitará de E b No igual a 28,3 db, enquanto que a modulação 64-QAM precisará de 18,6 db (Pimentel, 2007, p. 269). Quase dez decibéis de diferença, o que significa uma potência consumida pelo equipamento 64-PSK dez vezes maior.
53 Aspectos de Propagação nos ambientes de redes sem fio O sinal enviado pelo Provedor de SCM percorre vários caminhos até chegar ao cliente. As duas ou mais versões recebidas passaram por obstáculos, como edificações e vegetação, distintos. Essas ondas percorreram percursos múltiplos (multipath) e são combinadas na antena do receptor, resultando em um sinal que pode variar muito em amplitude e fase (Rappaport, 2009, p. 118). Observe a figura abaixo: 1 2 Figura 3.5 Sinais trafegando pelo caminho direto e por obstáculos O caminho 1 é direto sem obstáculos. O segundo caminho é composto por reflexão em edificação e perdas na vegetação, de maneira que ele sofreu atraso e mitigação.
54 54 Veja um possível esquema para os sinais que percorrem caminhos distintos: Sinal no receptor que percorreu o caminho Sinal no receptor que percorreu o caminho 2 0 ou 1? Sinal no receptor Figura 3.6 Sinal que sofreu efeito dos percursos múltiplos O sinal transmitido de maneira direta sofre a interferência da versão que percorre um caminho diferente. O segundo bit enviado, 0, é recebido juntamente com o primeiro bit, 1, da versão atrasada e atenuada. Assim, o receptor pode entender que o segundo bit transmitido foi 1, levando-o ao erro. Se os atrasos são comparáveis ao tempo de símbolo, T s, e os sinais não foram fortemente atenuados, ocorre um problema chamado Interferência Inter-Simbólica (ISI Intersymbol Interference), que leva o receptor a cometer erros (Dobkin, 2005, p. 30 e 31). O envio do sinal na banda original, em uma única portadora, pode não ser uma solução adequada às redes sem fio. Em especial, neste trabalho, os padrões usados usam algo a mais. Serão vistas, a seguir, quais são as técnicas empregadas.
55 Técnica de Espalhamento Espectral As técnicas de modulação que foram vistas têm como objetivo transportar a informação usando a menor largura de banda possível (eficiência espectral). A técnica de espalhamento espectral faz exatamente o oposto. Ela pega o sinal modulado e o espalha. Portanto, a banda ocupada é muito maior do que a necessária. Esse espalhamento é feito de maneira pseudo-aleatória, de maneira que o receptor faz uma correlação cruzada entre os sinais e apenas o de interesse é decodificado, os demais são encarados como ruído. Em termos dos percursos múltiplos, apresenta a vantagem no sentido de que os sinais atrasados têm pouca correlação com a versão original. Já no âmbito da freqüência, uma vez que ele ocupa uma faixa muito maior do que a original, qualquer interferência pelos percursos múltiplos será notada apenas numa pequena parte do sinal transmitido, uma vez que está espalhado (Rappaport, 2009, p. 214) Espalhamento Espectral por Seqüência Direta O espalhamento espectral por seqüência direta (Direct Sequence Spread Spectrum - DS-SS) é feito usando seqüências pseudo-aleatórias. O receptor conhece o código usado na transmissão e faz uma correlação cruzada. Apenas o sinal de interesse, na banda original, é decodificado. Os demais são encarados como ruído. Isso se deve ao fato dos códigos terem características que se aproximam da ortogonalidade. O espalhamento espectral por seqüência direta mapeia o sinal original em uma seqüência maior de bits por meio dos chamados chips. Para o caso binário, o bit 1 equivale a uma série de bits (que formam um chip) e o bit 0, a outra. Esse sinal, composto por mais bits, é que sofre a modulação digital. Assim, no domínio do tempo, tem-se: S 2E Ts s t pt mt cos fct SS 2 Onde mt é o sinal original e t p é a seqüência pseudo-aleatória.
56 56 Observe o esquema no lado do transmissor. Sinal Espalhado Sinal Espalhado e Modulado fc Informação X Modulador Código Pseudo-Aleatório Figura 3.7 Esquema do transmissor que usa o DS-SS A relação entre o tempo de símbolo e o tempo de chip é um inteiro, para garantir o sincronismo, e define o ganho de processamento (Rappaport, 2009, p. 216): T G T s c R R c s Wss 2Rs Na recepção, basta multiplicar o sinal recebido pela mesma seqüência usada na 2 transmissão, p t 1, obtendo-se: S 2 2 RX 2 E Ts 2E Ts s s t p t mt cos2 fct mt cos fct 3.8. Correspondendo, assim, ao sinal modulado, na banda original. Observe a figura
57 57 Interferência Sinal Desespalhado Sinal Espalhado Interferência Figura 3.8 Sinal recebido após ser desespalhado Além do DS-SS, há também o espalhamento por salto em freqüência (Frequency Hopped Spread Spectrum - FH-SS), que não será abordado, por não ser usado nos padrões a/b/g.
58 Multiplexação por Divisão de Freqüência Ortogonal A multiplexação por divisão de freqüência ortogonal (Orthogonal Frequency- Division Multiplexing - OFDM) é outra técnica bastante utilizada atualmente, a fim de combater os efeitos dos percursos múltiplos. A multiplexação é aplicada, além das redes sem fio, no acesso à Internet pelo par trançado (entenda os nomes comerciais Velox ou Speedy). Além disso, é amplamente usada na radiodifusão digital, estando presente no padrão brasileiro de TV Digital (Megrich, 2009, p. 305 e 318). Será explicado como a técnica OFDM supera o multipath. São usados como base três fatores. O primeiro refere-se ao paralelismo. O procedimento comum é que, no tempo T s, os símbolos (com taxas R s ) modulem uma única portadora. A multiplexação OFDM faz uma divisão de cada símbolo em vários sinais, portanto a taxa R s de cada sinal diminui. Estes sinais modulam diversas portadoras, chamadas de subportadoras, em vez de uma única (Dobkin, 2005, p. 31 e 32). Assim, um sinal em banda larga é dividido em diversos de banda estreita. Observe a seguir Canal Canal Canal 3 Figura 3.9 Paralelismo na multiplexação OFDM A presença de subportadoras levaria à existência de bandas de guarda entre elas, como acontece com a multiplexação por divisão em freqüência (Frequency Division Multiplexing - FDM). As bandas de guarda permitem separar a informação no receptor, para, depois, realizar a conversão paralelo-serial.
59 59 Veja o esquema do FDM comum: Canal 1 Canal 2 Canal 3 Bandas de Guarda Figura 3.10 Bandas de guarda na multiplexação por divisão em freqüência Agora, entra o segundo fator. Explora-se a característica de ortogonalidade entre as diversas subportadoras (Dobkin, 2005, p. 32 e 33). Pode-se usar a mesma idéia das bases ortonormais do tópico 3.1 Representação Vetorial dos Sinais Modulados Digitalmente. Duas subportadoras são ortogonais se: T 0 cos2 n T 0, se n m m t cos2 tdt T T, se n m 2 Caso n e m sejam ciclos completos em T, tomando-o como tempo de símbolo, teremos a equação satisfeita. A prova é simples, basta usar as seguintes identidades trigonométricas: 1 cos Acos B cos cos A cos 2A 1 2 A B cosa B Quando n é diferente de m, a partir da primeira identidade, temos duas funções senoidais, com períodos múltiplos de T, que quando são integradas em T dá zero.
60 60 Quando n e m são iguais, usa-se a segunda identidade e o termo constante 1/2, ao ser integrado durante T, dará um valor igual a T/2. Veja, abaixo, no domínio do tempo, as três subportadoras. Figura 3.11 Subportadoras no domínio do tempo Agora, no domínio da freqüência. Canal 2 Canal 1 Canal 3 Figura 3.12 Subportadoras no domínio da freqüência Observe a sobreposição no domínio da freqüência dos canais, de maneira que não existem bandas de guarda. A explicação matemática vem da Transformada de Fourier e suas propriedades.
61 Um resultado conhecido é que a transformada de Fourier de um pulso retangular é dada por (de Oliveira, 2008, p. 52 e 53): 61 t 2f sin c 2 sin cx corresponde à função sen x x Onde. Ao se multiplicar, no domínio do tempo, pelo cosseno nas freqüências das subportadoras f 1 1, f 2 2 e f 3 3 obtêm-se: 2 f sin c 2 2 f sin c 2 2 f sin c 2 f f f Lembre-se de que multiplicar, no domínio do tempo, pelo cosseno equivale a, no domínio da freqüência, deslocar a transformada de Fourier do sinal (Lathi, 1998, p. 92 a 95). A visualização é dada abaixo: S x (f) f 1 f 2 f 3 f Figura 3.13 Espectro das subportadoras que usam a técnica OFDM
62 62 A ortogonalidade faz com que o máximo de cada subportadora modulada coincida com o mínimo das demais. Consulte Morais (2004, p. 305 a 307) para verificar a demonstração matemática. Em vez de se falar em banda de guarda, a técnica OFDM introduz o conceito de tempo de guarda (Dobkin, 2005, p. 34). Trata-se do aumento do tempo para se transmitir um símbolo, a fim de que o sinal, ao ser detectado, esteja menos sujeito à interferência inter-simbólica (ISI - Intersymbol Interference). Portanto, o tempo para enviar o sinal é composto pelo tempo de símbolo mais o tempo de guarda, implicando diminuição na taxa de transmissão da informação. Essa perda melhora a resistência contra os efeitos dos percursos múltiplos Caminho direto Caminho com atraso e atenuação Sinal recebido Tempo de Guarda Figura 3.14 Sinal recebido diretamente e com atraso Observe pela figura 3.14 que a ISI está presente no início da transmissão de um novo símbolo (neste caso, bit). Dessa forma, se o bit for deslocado pelo tempo de guarda, a versão do bit defasada não interferirá, ou reduzirá consideravelmente, a interferência. No exemplo, a inserção do tempo de guarda fará com que o receptor decida que o segundo bit transmitido foi 0, pois a amostragem ocorrerá após o tempo de guarda.
63 A realização prática é feita pela extensão cíclica (Dobkin, 2005, p. 34). A parte do sinal modulado pela subportadora que ocorre durante o período do tempo de guarda é repetida no final do intervalo, de maneira que o sinal ainda é integrado durante o período T S. Veja a figura Remove Adiciona Tempo de Símbolo Figura 3.15 Extensão cíclica do símbolo 310). O tempo de guarda varia de 1/32 a 1/4 do tempo de símbolo (Morais, 2004, p. O terceiro fator tem a ver com questões práticas. Da maneira como a técnica OFDM foi concebida, deveria haver moduladores para cada subportadora, bem como filtros e demoduladores na recepção. A saída prática é usar o processamento de sinais digitais (Morais, 2004, p. 308). Sabe-se que a transformada de Fourier é para sinais que tenham uma expressão analítica para sua descrição, porém muitas vezes não se dispõe dela para representar os dados que são transmitidos. Assim, considera-se a transformada discreta de Fourier (Discrete Fourier Transform DFT). Nela, as amostras de sinais do tempo são mapeadas no domínio da freqüência (de Oliveira, 2008, p. 78). Mas a transformada discreta envolve uma série de somas e multiplicações, de maneira que para N subportadoras são realizadas 2 N operações. Então, usa-se a chamada transformada rápida de Fourier (Fast Fourier Transform FFT), em que as operações
64 são reduzidas para N log N (Dobkin, 2005, p. 35). A FFT e a sua inversa, IFFT, são métodos matemáticos para aplicações da transformada discreta e de sua inversa: DFT e IDFT (Morais, 2004, p. 308). A partir da Figura 3.17, será descrito o funcionamento do transmissor que usa a técnica OFDM para consolidar o que foi comentado (Dobkin, 2005, p. 40), (Morais, 2004, p. 308 a 310). O primeiro passo é a conversão de serial para paralela dos dados. Em seguida, existe o mapeador, que usa esses dados, para modular cada subportadora, de maneira a representá-las vetorialmente. Assim, os bits formarão símbolos. O processador IFFT toma o resultado do mapeador e calcula a transformada inversa. A saída são amostras no domínio do tempo. Em seguida, há a extensão cíclica para ajudar a combater a ISI. Depois, o sinal forma novamente um fluxo de dados serial, que são convertidos para a forma analógica. O sinal, então, é convertido, de fato, para a freqüência de transmissão: um canal em 2,4 GHz ou 5,7 GHz, para este trabalho. 64
65 65 Conversão de Serial para Paralela Mapeador IFFT Extensão Cíclica Conversão de Paralela para Serial Conversão para o canal de RF Filtro Passa-Baixa Conversão de Digital para Analógica Figura 3.17 Esquema completo do transmissor OFDM
66 Padrões das redes sem fio O IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) faz, dentre outras coisas, a publicação de padrões 18 para vários tipos de sistemas, que variam entre o de potência ao de votação. O trabalho é feito por voluntários normalmente ligados às indústrias das áreas relacionadas ao sistema. O IEEE 802 lida com as características das camadas 1 e 2 do modelo OSI para as redes locais e metropolitanas (Sankar, Sundaralingam, Balinsky, & Miller, 2005, p. 60). Dentre os padrões, estão os a, b, g e i. Já a Wi-Fi Alliance 19 é uma organização sem fins lucrativos especializada na WLAN Formada por diversos fabricantes, preocupou-se em desenvolver a interoperabilidade entre os equipamentos de modo que se eles fossem aprovados teriam um logotipo Wi-Fi Certified. Figura 3.18 Equipamento certificado pela Wi-Fi Alliance Equipamentos certificados para os padrões b/g são conhecidos como Wi-Fi. Já para o padrão a, a certificação é denominada Wi-Fi5 (Stallings, Wireless Communications & Networks, 2005, p. 428). A organização também desenvolveu uma solução para aumentar a segurança das redes sem fio, chamada de Wi-Fi Protected Access (WPA), que será vista no tópico WPA/WPA Padrão O padrão originalmente pode usar infravermelho, espalhamento espectral por seqüência direta (DS-SS) ou salto em freqüência (FH-SS) (Sankar, Sundaralingam, Balinsky, & Miller, 2005, p. 68). Para fins deste trabalho, será comentado apenas o uso do espalhamento espectral por seqüência direta. 18 Os padrões do IEEE estão disponíveis em: Acesso em 9 de setembro de O sítio da organização está disponível em:http://www.wi-fi.org/. Acesso em 9 de setembro de 2009.