RTI-REDES TELECOM E INSTALAÇÕES - REDES SEM FIO - SÃO PAULO - FEV/2009 - Nº 105 - Pg. 56 a 67
Sergey Gerasimenko, da Universidade de Tecnologia de Helsinki (Finlândia)
A cada ano as redes residenciais tornam-se mais importantes. Até recentemente, elas forneciam apenas o acesso compartilhado à Internet, mas hoje suportam diversas aplicações, como computação, entretenimento, automação e comunicação. O mais interessante é que em cinco anos as tecnologias de rede para esses ambientes devem ser totalmente sem fio, como ZigBee, Wi-Fi e 3G, substituindo completamente os sistemas de cabeamento tradicionais.
O mercado para as tecnologias sem fio está repleto de competidores. E faz sentido, porque fatores técnicos e de mercado estão dirigindo o seu crescimento. Em vez de quebrar paredes para construir um novo cabeamento, os consumidores preferem adotar soluções sem fio. Os novos cabeamentos também podem ser evitados com as tecnologias que utilizam a rede existente (telefone fixo ou rede de energia elétrica), como o HomePNA e HomePlug. Os adaptadores de rede para tais tecnologias, no entanto, são caros, e as taxas de dados consideravelmente menores do que das tecnologias sem fio.
As redes e suas áreas
Podemos agrupar as redes e suas áreas em quatro categorias: PAN - Personal Area Network, LAN - Local Area Network, MAN - Metropolitan Area Network e WAN - Wide Area Network. A rede residencial típica é um conjunto de PANs e LANs com e sem fio e acesso à Internet banda larga. Supomos que, no futuro, as redes residenciais estarão conectadas a uma grande MAN, mas também não devemos omitir a influência das WANs.
Uma PAN é uma rede que une dispositivos como celulares, consoles de jogos e PDAs que estejam próximos a uma pessoa. Apesar de seu nome, os dispositivos pessoais podem não pertencer a uma única pessoa, pois a PAN é bastante usada para interconexões entre dispositivos móveis de diferentes usuários.
As PANs podem usar conexões com fio, como USB e Fire Wire, porém, na maioria dos casos, tecnologias sem fio como infravermelho (IrDA) e Bluetooth são usadas. Hoje em dia o IrDA é uma tecnologia redundante, quase substituída pelo Bluetooth. Como o objetivo principal das PANs é possibilitar a sincronização de dados em dispositivos pessoais, uma grande largura de banda não é necessária. O consumo de energia, no entanto, é um aspecto vital.
As PANs também podem ser usadas para conexão a uma rede de maior nível e à Internet. Um desenvolvimento recente emprega a condutividade elétrica do corpo humano como uma rede de dados, com o objetivo de conectar dispositivos computadorizados - que podem ser vestidos - a outros computadores próximos. Duas pessoas que estejam usando transmissores e receptores do tamanho de um cartão de visita poderiam, por exemplo, trocar informações por meio de um simples aperto de mão. A nova tecnologia, chamada de Skinplex, pode detectar e comunicar dados a uma distância de até 1 metro do corpo. Ela já é usada para o controle de acesso a portas e para a proteção contra eventuais interferências eletrônicas no dispositivo de abertura e fechamento de teto em carros conversíveis.
A LAN é uma rede de computadores que cobre uma pequena área geográfica e fornece elevada taxa de transmissão de dados. Atualmente, as LANs cabeadas baseiam-se no padrão Ethernet IEEE 802.3, operando com 10, 100 ou 1000 Mbit/s. Com base na tecnologia Wi-Fi IEEE 802.11, as LANs sem fio rapidamente substituem as redes residenciais cabeadas.
A MAN é uma rede de computadores que cobre uma cidade e cuja infra-estrutura se baseia, geralmente, em uma tecnologia sem fio ou conexões de fibra óptica. Várias LANs podem também ser conectadas umas às outras, tornando-se uma MAN. De acordo com o padrão IEEE 802-2001, "uma MAN é otimizada para uma área geográfica maior que a de uma LAN, de vários blocos de edifícios a cidades inteiras. Assim como as redes locais, as MANs podem depender de canais de comunicação com taxas de transmissão de moderadas a altas".
A WAN é a maior rede em área e seus elos de comunicação cruzam fronteiras metropolitanas, regionais ou nacionais. Todas as atuais (e futuras) tecnologias celulares, como GSM, 3G/WCDMA, CDMA2000, etc, pertencem à categoria WAN.
Aplicação atual
Todas as aplicações possíveis de uma rede residencial podem ser divididas em quatro grupos; computação, entretenimento, comunicação e automação.
A computação para redes domésticas significa o compartilhamento dos recursos entre PCs e outros dispositivos. É o caso, por exemplo, do compartilhamento do acesso à Internet, dados, arquivos, periféricos, dispositivos móveis, gravadores de vídeo e câmeras digitais.
As redes modernas conectam dispositivos de entretenimento e também são usadas para aplicações que combinam entretenimento e funcionalidade computacional, caso da TV interativa e do streaming media. Elas incluem, tipicamente, o gravador digital de vídeo. Espera-se que o mercado para aplicações de entretenimento, tais como jogos e áudio/vídeo, seja uma principal aplicação para essas redes. Nos últimos anos, pudemos ver a tendência de criação de uma rede centralizada de entretenimento residencial.
Todas as gerações atuais de consoles de jogos - Microsoft Xbox 360, Nintendo Wii e Sony PlayStation 3 - suportam redes sem fio e streaming media. O PlayStation 3 e Wii até fornecem ao usuário a possibilidade de surfar na Internet. Em 2006, a Microsoft começou a vender conteúdo de vídeo pela Internet, o qual pode ser acessado com uso do console de vídeo. A Apple também lançou o Apple TV - dispositivo de extensão sem fio para TV, que pode rodar a mídia de PCs domésticos e a mostra na TV.
Aplicações de comunicação como telefone são, por definição, aplicações de rede. Os usuários podem usar a voz sobre IP (VoIP) para fazer chamadas a partir de seus computadores, no escopo de uma rede residencial. Infelizmente, as aplicações de comunicação baseadas em vídeo estão se desenvolvendo muito lentamente, principalmente devido à falta de diretrizes do mercado. Mas tão logo o acesso de banda larga à Internet se torne o padrão para a rede residencial, haverá mudanças significativas.
Outro aspecto importante para os usuários residenciais são as interconexões entre dispositivos pessoais e a rede. Infelizmente, a maioria dos dispositivos requer diferentes tipos de cabos para conexão ao computador. A situação pode tornar-se problemática se cada membro da família possuir vários dispositivos. Como esses cabos podem se perder, as tecnologias sem fio podem transformar-se numa revolução. E difícil encontrar, atualmente, um novo modelo de celular ou PDA que não tenha o Bluetooth, e até algumas câmeras digitais já suportam o Wi-Fi.
As redes residenciais de automação apresentam somente um
esboço de sua funcionalidade futura. Supõe-se que elas conectarão os sistemas de segurança, iluminação, aquecimento o gerenciamento de energia. Além disso, interligarão dispositivos inteligentes, como eletrodomésticos habilitados para a Internet. Todos esses conceitos ainda estão em desenvolvimento e discussão no projeto chamado Smart Home.
Isso sem dizer que o uso das tecnologias sem fio traz uma grande mobilidade e conforto na utilização de recursos da rede em qualquer lugar da casa. A necessidade de grande largura de banda é atendida pelas capacidades das atuais tecnologias sem fio. Não está claro quais das tecnologias emergentes serão as sucessoras dos tão populares Wi-Fi e Bluetooth. A seguir vamos comparar as capacidades das tecnologias sem fio que podem ser usadas para as redes residenciais.
Tecnologias
Pensava-se há alguns anos que as tecnologias sem fio poderiam elevar as redes residenciais a um novo patamar. Infelizmente, o Smart Home permanece como um mero conceito na maioria dos casos. Apesar disso, o mercado de redes residenciais sem fio melhorou significativamente nos últimos cinco anos. O Bluetooth tornou-se um padrão de fato, motivando o aparecimento de várias tecnologias concorrentes, e o Wi-Fi também foi comprovado e amadurecido. Um panorama das modernas tecnologias de rede doméstica sem fio é dado a seguir.
Bluetooth
O Bluetooth foi a primeira interface sem fio para dispositivos pessoais móveis e, desde o seu lançamento, mostrou-se na vanguarda. As pesquisas na área sem fio foram iniciadas pela Ericsson na década de 1990 e terminaram em 1998 com a especificação do Bluetooth 1.0. Primeiramente, pretendia-se que esse novo padrão substituísse os cabos proprietários para os telefones móveis. Entretanto, é importante notar que nem todos os usuários de telefones móveis entendiam por que precisavam de cabos. Havia somente dois tipos de dispositivos aos quais o telefone móvel podia ser conectado. Em primeiro lugar, havia os headphones e os speakerphones que liberavam as mãos e requeriam uma conexão duplex lenta a curta distância. Além disso, o celular podia ser conectado a um PC como um modem externo. Nesse caso, um novo padrão substituiu a interface serial RS-232.
Para essas tarefas não foi exigido que o Bluetooth tivesse nem largura de banda elevada e nem grande alcance. Um padrão desenvolvido para dispositivos móveis tem de ter baixo consumo de energia e - para competir com as soluções cabeadas - um custo muito baixo.
Infelizmente, naquela época não havia demandas de mercado e o padrão, publicado em 1998, foi adotado, de forma ampla, somente em 2001. O Bluetooth desenvolveu-se rapidamente e tornou-se uma interface universal para PANs sem fio, que suportam vários dispositivos, como celulares, PDAs, PCs, câmeras digitais, impressoras, teclados e periféricos.
De acordo com suas especificações, o Bluetooth é um sistema de curta distância (10 cm -100 m) com largura de banda menor que 1 Mbit/s. A segunda versão do Bluetooth, lançada em novembro de 2004, aumentou para 2,1 Mbit/s. É interessante notar também que o primeiro dispositivo com Bluetooth 2.0 não foi um telefone móvel e sim um laptop da Apple. A versão anterior do padrão ainda é usada em telefones móveis, mas está sendo lentamente substituída.
O Bluetooth opera na faixa de 2,4 GHz, que não exige licença. Para evitar a interferência com outros protocolos que usam a mesma freqüência, o Bluetooth usa a técnica de salto de freqüência, a qual divide a banda em 79 canais (cada um deles com 1 MHz de amplitude) e os modifica até 1600 vezes por segundo. E possível construir também pequenas redes sem fio usando-se a tecnologia Bluetooth, uma vez que suporta conexões ponto a ponto e ponto-multiponto. Atualmente, até sete dispositivos escravos podem comunicar-se com um dispositivo-mestre. Tais redes são muito fáceis de construir; os usuários não precisam se preocupar com endereços e permissões, nem com todas as demais considerações comuns em outras redes típicas.
O Bluetooth não tinha rivais como interface sem fio para as PANs até recentemente. Entretanto, os requisitos de largura de banda das redes residenciais aumentaram bastante nos últimos anos. O número crescente de dispositivos pessoais nas redes domésticas também exerceu um impacto e, dessa maneira, novos padrões foram desenvolvidos. Esses padrões serão discutidos a seguir.
Wibree
Wibree é uma nova tecnologia digital de rádio, ainda em desenvolvimento (que deve tornar-se um padrão aberto), lançada pela Nokia em 2006. Destina-se a aplicações que requerem consumo extremamente baixo de energia, tamanho pequeno e baixo custo, caso dos relógios de pulso, brinquedos, dispositivos médicos, teclados e mouse, todos sem fio.
Dificilmente pode-se dizer que o Wibree é um concorrente do Bluetooth. Na verdade, o Wibree e Bluetooth são complementares. O Wibree opera em 2,4 GHz e fornece um throughput de 1 Mbit/s, com alcance de 10 metros. A tecnologia tem duas alternativas de implementação: o chip autônomo Wibree pode ser econômico em dispositivos pequenos e simples, enquanto o chip híbrido Bluetooth-Wibree será, provavelmente, usado em celulares e laptops do futuro. A idéia é continuar usando o Bluetooth para streaming em aplicações com intensa transmissão de dados e o Wibree para dispositivos nos quais o throughput do Bluetooth seria redundante (ou seja, nos quais a energia não estaria sendo usada eficientemente). A tecnologia é até 10 vezes mais eficiente que o Bluetooth. Entretanto, o consumo de energia do Wibree depende bastante da taxa de dados (à medida que ela aumenta, o consumo de energia também cresce).
ZigBee
O projeto ZigBee começou como uma tentativa de construir uma rede de rádio digital ad hoc auto-organizada, para a qual as tecnologias Bluetooth e Wi-Fi são inadequadas. Ratificado em dezembro de 2004, o ZigBee é um conjunto de protocolos de comunicação de alto nível para redes de área pessoal sem fio. Ele usa rádios digitais pequenos, de baixo consumo de energia, baseados no padrão IEEE 802.15.4. O ZigBee deve ser usado em dispositivos residenciais embutidos, que requerem baixo throughput e consumo de energia.
O ZigBee opera nas faixas não-licenciadas de 2,4 GHz, 915 MHz e 868 MHz e sua taxa teórica é de, respectivamente, 250, 40 e 20 kbit/s. O alcance da transmissão depende do ambiente e varia de 10 a 75 metros.
A malha de redes auto-organizadas ZigBee pode substituir, com economia, as redes cabeadas de sistemas industriais, automação residencial e de sistemas de alarme de fumaça e intrusão. Como o objetivo principal das redes ZigBee é o baixo consumo de energia, um dispositivo ZigBee pode funcionar, teoricamente, por um ano ou dois, usando a bateria original.
WirelessHD
Iniciado por várias companhias em outubro de 2006, o WirelessHD é uma iniciativa que visa definir uma especificação de interface de rede de uma transmissão sem fio de sinal de alta definição para produtos eletrônicos de consumo (entre, por exemplo, dispositivos de vídeo e telas de alta definição).
O padrão será usado para transmissão digital não-comprimida de vídeo de alta definição e sinais de áudio. Pretende-se que ele seja um similar sem fio da tecnologia HDMI. A especificação inicial indicava taxas de 2 a 5 Gbit/s. Entretanto, a taxa teórica de transmissão de dados duplica o throughput HDMI e atinge cerca de 20 Gbit/s. O sinal opera na faixa de 60 GHz e a meta de alcance para a primeira especificação foi de 10 metros, com propagação ponto a ponto e sem necessidade de linha de visada.
Ultra-Wideband (UWB)
Foi projetada para PANs sem fio, de baixo consumo de energia, curto alcance e alta velocidade. O alcance operacional para UWB é de até 10 m e a especificação original baseia-se no padrão IEEE 802.15.3, que usa rádio de 2,4 GHz baseado em portadora. Entretanto, a uma potência de transmissão limitada, as transmissões de rádio UWB podem legalmente operar nas faixas entre 3,1 e 10,6 GHz. Considerando o consumo de energia, a UWB apresenta uma melhoria de 10 a 30 vezes em relação ao Wi-Fi. É também mais compacta para a implementação de dispositivos. A largura de banda UWB depende bastante da distância entre os dispositivos em operação e varia de 53,3 Mbit/s (110 Mbit/s para o sucessor), em uma distância de 10 m, a 480 Mbit/s com 2 m.
Uma das principais vantagens da UWB é a eliminação dos muitos componentes analógicos e mistos do sinal dos rádios baseados em onda portadora tradicional. Considerando as taxas de transmissão de dados que pode suportar, trata-se de uma solução de custo muito baixo. A Ultra-Wideband está posicionada, principalmente, como uma tecnologia de substituição de cabos para o streaming de vídeo de alta definição pela rede residencial. Ela também atende dispositivos portáteis como câmeras digitais e tocadores de música, os quais demandam transferência de arquivos grandes e baterias de longa duração. A UWB também pode ser útil na rede corporativa, fornecendo aos computadores conectividade para impressoras, scanners e headsets para transmissão de voz sobre IP.
Um aspecto adicional da UWB é a medição da distância, que pode ser usada para rastrear dispositivos, radares com penetração por terra e aplicações para identificação de localização. Outra vantagem é a ausência de interferência com tecnologias sem fio existentes, como Wi-Fi, Wimax e comunicações celulares.
Entretanto, para os usuários finais, o nome Ultra-Wideband permanecerá incógnito, já que a denominação Certified Wireless USB foi escolhida para a comercialização da nova tecnologia.
Uma das principais mudanças (em comparação com a USB) é que a especificação Certified Wireless USB não suporta hubs. Ao mesmo tempo, um host com a tecnologia Certified Wireless USB suporta até 127 dispositivos. A tecnologia também suporta os assim chamados dispositivos híbridos, os quais além de serem um dispositivo-cliente, podem funcionar como um host com capacidades limitadas. Exemplo: uma câmera digital conectada a um computador poderia agir como um cliente e, ao mesmo tempo, atuar como um host enquanto transfere figuras diretamente para uma impressora.
Infelizmente, a confusão entre os consumidores não pôde ser evitada, já que a marca registrada Certified WirelessUSB, da Cypress Semiconductor, não se relaciona à Certified Wireless USB. O Cypress Wireless USB é um protocolo que usa a faixa de 2,4 GHz, com um alcance de 10 a 50 m e largura de banda de 1 Mbit/s a 62,5 kbit/s, respectivamente. Sua principal área de aplicação são os dispositivos de interface humana, tais como teclados e mouse sem fio. A WirelessUSB é suportada atualmente por vários dos principais fabricantes, incluindo Belkin e Logitech.
Wi-Fi
Wi-Fi - Wireless Fidelity é o nome comercial licenciado pela Wi-Fi Alliance para a tecnologia de redes de área local baseada na IEEE 802.11. Inicialmente concebido na década de 1990, o Wi-Fi tornou-se o padrão mais amadurecido e usado em redes residenciais sem fio, assim como em redes públicas. O protocolo evoluiu e agora inclui vários padrões: IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g e o 802.11n.
A largura de banda do Wi-Fi sempre foi um dos seus principais fatores e melhorou bastante ao longo dos anos. Ratificado em 1999, o padrão 802.11b atingiu uma taxa máxima de dados de 11 Mbit/s. O 802.11g, ratificado em 2003, tem largura de banda de até 54 Mbit/s. Na nova versão, que ainda está em desenvolvimento, o padrão 802.11n suportará até 540 Mbit/s. Entretanto, já é possível comprar dispositivos habilitados com a nova tecnologia.
O alcance pode exceder 100 m em algumas condições externas. A última especificação aumentou-o para até 125 metros, enquanto o alcance interno é de cerca de 50 m (os sinais podem parcialmente penetrar as paredes em um edifício típico). Exceto para o padrão 802.11a, que opera na faixa de 5 GHz, o Wi-Fi usa o espectro não-licenciado próximo a 2,4 GHz. Uma das principais desvantagens é o elevado consumo de energia e o Wi-Fi também é relativamente caro, possuindo latência mais alta do que algumas tecnologias sem fio.
Embora o Wi-Fi tenha sido originariamente desenvolvido como uma solução sem fio para as LANs e não para as PANs, podemos facilmente encontrar dispositivos pessoais com selos Wi-Fi.
Por outro lado, era difícil encontrar concorrentes do Wi-Fi no mercado de redes sem fio. Poderíamos dizer que o sucesso está baseado, principalmente, na elevada escalabilidade de sua rede. Embora ela cubra uma casa inteira, a taxa é reduzida a 1 Mbit/s e até menos a distâncias maiores. Mas, quando são necessários alcance elevado e cobertura maior, pontos de acesso Wi-Fi adicionais podem ser instalados. No contexto da rede doméstica, o Wi-Fi é usado, principalmente, para interconexão de diferentes dispositivos e acesso à Internet. Nos últimos anos, a tecnologia Wi-Fi vem também sendo usada para o streaming de dados nos dispositivos do centro de mídia, tais como a Apple TV. Os consoles de jogo da geração atual também suportam Wi-Fi.
Wimax
O Wimax é um acrônimo para Worldwide Interoperability for Microwave Access, tecnologia em desenvolvimento pelo Wimax Forum desde junho de 2001 e que visa prover acesso sem fio em banda larga como alternativa às conexões cabeadas. O Wimax baseia-se no padrão IEEE 802.16, também conhecido como WirelessMAN. O alcance de transmissão de até 10 km a torna quase perfeita para a construção de redes sem fio de área metropolitana. Entretanto, não podemos declarar que a tecnologia é rival das redes Wi-Fi ou de celular 3G. Ela está posicionada mais como uma ligação entre as redes locais residenciais ou corporativas e as redes celulares globais, fornecendo alcance elevado enquanto os usuários se movem de uma LAN para outra. Espera-se que o Wimax ofereça capacidades de até 40 Mbit/s, que serão compartilhadas entre todos os usuários em distancias de até 10 km. Os pontos de acesso Wimax não requerem linha de visada e nem isso é visto como um aspecto importante. No entanto, a taxa de transmissão de dados diminuirá à medida que a distancia do ponto de acesso aumentar.
Atualmente, as faixas de 3,5 a 5,8 GHz estão em processo de certificação para o Wimax. Mas a tecnologia pode operar em uma grande variedade de bandas, permitindo que as operadoras ofereçam serviços no espectro licenciado ou não. Atualmente, o Wimax Forum está trabalhando com provedores de serviço e fabricantes de equipamentos para expandir a alocação de freqüência.
Existem duas versões de padrão Wimax. O Wimax fixo - ou IEEE 802.16-2004 - requer que o usuário permaneça estacionário e, dessa maneira, é um concorrente sem fio do DSL como uma tecnologia de acesso banda larga. Nas áreas com baixa população no interior dos países, por exemplo, o Wimax fixo é freqüentemente a única opção de acesso. O Wimax móvel - ou versão 802.16e - fornece mobilidade na extensão da rede e parece ser um forte rival da HSDPA, devido ao seu melhor custo e taxa de transmissão de dados mais elevada. Muitos provedores já introduziram equipamentos baseados no Wimax móvel. A Intel também está promovendo a nova tecnologia e integrando o suporte a Wimax móvel em seus chipsets para laptop.
Celular 3G
Como uma alternativa às modernas redes residenciais sem fio, devemos considerar também as tecnologias celulares de terceira geração (3G).
Para isso, o uso da HSDPA - High Speed Downlink Packet Access pode ser muito eficiente. Ela é uma atualização da tecnologia WCDMA/UMTS e, de acordo com sua especificação inicial, o alcance suportado seria limitado a 1,8 Mbit/s. A versão atual do HSDPA suporta até 14,4 Mbit/s em downlink. O máximo teórico, entretanto, é de 42 Mbit/s. A largura de banda típica disponível para os usuários será próxima de 1 Mbit/s, com um máximo de 2 Mbit/s. O alcance de uma rede baseada em HSDPA é de, aproximadamente, 5 km de diâmetro, mas no cenário urbano, esse alcance será cerca de duas vezes menor - de 1 a 3 km. Placas de dados e telefones celulares HSDPA estão disponíveis desde 2005 e 2006, respectivamente.
Em um futuro próximo, o HSUPA - High Speed Uplink Packet Access também fará seu caminho nos terminais e infra-estrutura, oferecendo taxas uplink de até 5,76 Mbit/s.
Comparação
O mercado para as tecnologias sem fio está cheio de rivais do Bluetooth e, sem melhorias, mesmo o Bluetooth 2.0 pode ter momentos difíceis no futuro. O sucessor mais provável do Bluetooth é a Certified Wireless USB. Por outro lado, o Bluetooth é mais barato e tem um menor consumo de energia. O Certified Wireless USB, no entanto, fornece largura de banda muito maior (até 480 Mbit/s). A principal desvantagem do novo padrão é que ele ainda não está pronto. A aceitação pelas principais indústrias, a comercialização e a promoção do Certified Wireless USB ajudarão o novo padrão a ganhar participação no mercado. Além disso, a marca USB é bastante adotada e o novo padrão, do ponto de vista do usuário final, difere do USB usual apenas pela ausência de cabos.
A área dos sensores e das redes de automação residencial constitui o único setor no qual o consumo de energia do Bluetooth se encontra não apenas em nível abaixo do ótimo, como nem sequer atende aos requisitos mínimos. Para tais aplicações, o tempo de vida longo não é menos vital que o consumo de energia. Dessa maneira, o ZigBee pode ser a solução ideal para essa área, pois seus dispositivos podem trabalhar por vários anos com uma única bateria.
Já que a Nokia posiciona o Wibree como uma tecnologia complementar ao Bluetooth, sua competição mais imediata poderia ser o ZigBee. Em troca do throughput relativamente baixo (0,25 Mbit/s para o ZigBee e 1 Mbit/s para o Wibree), essas duas tecnologias oferecem bateria de longa duração. Em relação ao alcance, a área de ZigBee é três vezes maior que os 10 m do Wibree. Entretanto, não seria correto comparar essas tecnologias pelo alcance da transmissão, uma vez que têm áreas de uso relativamente diferentes. O ZigBee é proposto para aplicação residencial e tecnologias de Smart Home, como controles de iluminação e aquecimento. Já o Wibree foi planejado para telefones celulares, relógios e dispositivos de entrada. Dessa maneira, é totalmente possível as duas tecnologias coexistam nos próximos anos.
O WirelessHD também não pode ser claramente chamado de rival de Bluetooth, pois está sendo posicionado, principalmente, como substituto sem fio da HDMI para TVs e projetores domésticos. Ele fornece grande taxa de transmissão, mas consome muita energia, que não o torna razoável para implementação em dispositivos portáteis pequenos.
Teoricamente, o Bluetooth e o Wi-Fi são propostos para tarefas completamente diferentes. Não obstante, a evolução da rede residencial sem fio fez com que esses padrões viessem a competir em várias áreas. As redes relativamente pequenas dos dispositivos móveis são dirigidas, primeiramente, às tarefas de multimídia e jogos. O alcance e a taxa de transmissão de dados são uma meta secundária para tais aplicações, enquanto o consumo de energia é a primeira. O aumento da largura de banda, na mais recente especificação do Bluetooth, vai ajudá-lo a se consolidar. O Wi-Fi é bem adequado às redes de dados sem fio, em termos de alcance e taxas de transmissão, e é muito competitivo no acesso à Internet de banda larga. Novos telefones celulares, PDAs e consoles de jogos usam o Wi-Fi para conexão à Internet, enquanto o Bluetooth é usado para interconexões.
Ao mesmo tempo, o Wimax não deve tornar-se rival do Wi-Fi nas redes residenciais, mas competir e mesmo substituí-lo no acesso sem fio à Internet municipal pública ou privada. E muito provável também que o Wimax venha a competir com as tecnologias 3G, fornecendo uma largura de banda mais elevada a um preço inferior. Em relação às tecnologias móveis 3G e mesmo 4G, é muito improvável que sejam usadas para as redes residenciais sem fio.
Redes residenciais sem fio do futuro
A parte principal de qualquer rede doméstica é um servidor doméstico de mídia. Seu principal propósito é não apenas o de armazenar informações de áudio e vídeo, mas também fornecer outros dispositivos com acesso de banda larga à Internet. A rede residencial típica também inclui vários PCs distribuídos pela casa, aos quais chamaremos de room-server. Os rooms-servers são conectados, por meio da rede residencial, entre si e ao centro de mídia.
Para implantar uma LAN, pode-se usar o Ethernet com taxa de 1 Gbit/s. Mas seria necessário mexer na infra-estrutura física da casa e passar cabos através das paredes. Essa não é, definitivamente, a solução preferida. Ao mesmo tempo, tecnologias como HomePNA e HomePlug, que não requerem novo cabeamento, bem como soluções sem fio de gerações anteriores, podem ser usadas em tal caso, mas com largura de banda
relativamente baixa (54 Mbit/s para IEEE 802.11g). Entretanto, com a chegada do padrão Wi-Fi de elevado throughput (802.11n), conexões sem fio de até 540 Mbit/s serão possíveis.
Para a conexão dos vários dispositivos pessoais aos room-servers com elevada largura de banda, pode-se usar o cabeamento. Mas, do ponto de vista do consumidor, isso implica falta de simplicidade e flexibilidade. A esperança é que novos padrões emergentes fornecerão taxas elevadas de transmissão de dados para os dispositivos pessoais. Assim sendo, o Certified Wireless USB será usado para conectar câmeras digitais e music players aos PCs, em vez de USB 2.0 ou Fire Wire. O novo padrão também poderá ser usado para fornecer serviços de Smart Home. Para os serviços de automação residencial que requerem consumo de energia muito baixo, o ZigBee será usado. O WirelessHD será usado pelo centro de mídia para transmitir dados às TVs em diferentes salas.
Conclusão
Observamos um panorama das tecnologias que podem ser usadas nas redes residenciais sem fio. Discutimos suas vantagens, desvantagens e suas possíveis áreas de aplicação. O uso de alguma das atuais tecnologias sem fio (Bluetooth e Certified Wireless USB, por exemplo), como base para a rede residencial, não é suficiente para cobrir toda a área da casa, enquanto outras (Wimax e celular 3G, por exemplo) são mais adequadas a aplicações cuja área excede à da rede residencial típica. Algumas delas (Wibree e ZigBee, por exemplo) não atendem ao requisito de largura de banda, mas têm vantagens no consumo de energia. Desse modo, várias das soluções discutidas serão usadas em conjunto. As novas tecnologias sem fio podem substituir completamente o cabeamento residencial nos próximos cinco anos.
